Ein Batteriemonitor selbst gebaut

Die von mir gebaute Schaltung wurde getestet und befindet sich noch im Einsatz, für eventuelle Schäden an anderen Fahrzeugen oder Folgeschäden übernehme ich keine Gewähr, hierfür ist jeder selbst verantwortlich!

Schon immer hat mich brennend interessiert, wie viel Batteriekapazität habe ich eigentlich noch zur Verfügung! Sei es auf dem Boot, aber auch im Wohnmobil ist man ab und zu mal ohne Nabelschnur.

Meine Vorgaben waren:

-1/10 Ah Auflösung und Ah-Anzeigen Aktualisierung

-max.Strommessung 100A

-Strommessung über Spannungsabfall ohne teuren Shunt

-Peukert-Effekt sowie Wirkungsgrad des Akkus mit einberechnen

-Strom-und Spannungsanzeige mit einer Nachkommastelle

-bei kurzzeitigen Spannungsausfall Rechen- und Anzeigewerte speichern

-von außen über einen Taste den Bordmonotor zurücksetzt

-über das Programm leicht einstellbarer Peukert-Effekt und Batteriewirkungsgrad, sowie die Batteriebankkapazität

-speziell für das Boot soll der Bordmonitor eine Betriebsstundenanzeige für die Antriebsmaschine haben, die auch von außen über einen Taster zurückgesetzt werden kann

Funktion der Schaltung:

Jede Sekunde wird einmal Strom gemessen und addiert. Erst Endladestrom die darauf folgende Sekunde der Ladestrom, folglich wird also alle 2 Sekunden der selbe Strom gemessen. Ich verwende für Endlade- und Ladestrom getrennte 10-Bit AD-Wandler um für jeden Strom 10-bit Breite zu haben. Daraus ergibt sich ein max. Messstrom von 102,3A. Die Strommessung hat eine einstellbare Referenzspannung Eingang RA1, somit lassen sich Spannungsabfälle von min 2V bis 5V für 100A einstellen. Damit ist mein Bordmonitor eigentlich für alle Bordnetze geeignet. Man muss nur darauf achten, dass beide Ströme (Spannungsabfälle) sich im Referenzspannungsbereich befinden, abgleichen lassen sie sich jeder extra mit einen Poti. Das Addieren der Ströme erfolgt jeweils 24-Bit breit, somit ergibt sich genügend Reserve um auch große Batteriebänke >500Ah zu überwachen. Alle 6min wird ein Durchschnitt errechnet, dabei wird beim Endladestrom der Peukert-Effekt und beim Ladestrom 95% Wirkungsgrad der Batterie mit eingerechnet. Bei meinen Versuchen bin ich gut mit 1,25 Peukert und 95% Wirkungsgrad der Batterie hin gekommen. Gemerkt habe ich, dass der Wirkungsgrad stark vom Alter des Akkus abhängig ist. Ursache ist wahrscheinlich, dass mit dem Alter des Akkus der Strom der Ausgleichsladung ansteigt. Die Korrekturwerte, Peukert und Wirkungsgrad können nur über das Programm geändert werden.

Wenn jetzt der Endladestrom fertig ausgerechnet ist wird er von der Ah-Summe abgezogen und der Laderstrom dementsprechend dazu addiert.

Ist das Ergebnis jetzt kleiner als 100Ah, dann erscheint der Text “ LADEN! ”, meine Schaltung geht von den bei mir verbauten 200Ah Batteriebank aus ( man soll eine Blei-Batterie nicht unter 50% entladen).

Steigt das Ergebnis über 200Ah dann erscheint der Text “ VOLL ” und alle Register werden gelöscht

( Ausgangs- Startzustand).

Gleichzeitig wird, wenn der Jockel läuft (Eingang RA3 high), der Betriebsstundenzähler alle 6 min um 1/10 h erhöht. Ich habe das Programm so geschrieben, dass nach 100h der Text “ SERVICE ” erscheint, wenn der Betriebsstundenzähler nach dem Service nicht zurück gesetzt wird, setzt es sich nach weitern 25 h automatisch zurück.

Bordstrom-und Bordspannungsanzeigen werden 2 mal in der Sekunde aktualisiert. Die getrennten Stromanzeigen (Lade-Endlade) haben noch einen weiteren Vorteil, nach Einbau des Bordmonitors lassen sich die Stomanzeigen leicht einstellen, jeweils gemessener Strom und dazugehörige Anzeige einstellen.

Bei meiner verbesserten Variante führe ich den Spannungsabfall der Strommessung über einen OPV (TLC 277), dies hat den Vorteil, wenn der Spannungsabfall über der Minusleitung nicht ausreicht, kann man ihn verstärken und die neg. Spannung der Ladestrommessung lässt sich einfacher invertieren.

Batteriemonitor nullen:

Batteriebank richtig aufladen (Strom darf einen gewisse Zeit bei der Ladeschlussspannung nicht mehr sinken!), dann +12V auf den Eingang RA3 geben und den Bordmonitor einschalten, wenn für 3s der Begrüßungstext erscheint Drahtbrücke entfernen, fertig. Jetzt sind 200Ah geladen und alle Register gelöscht.

Betriebsstundenzähler nullen:

Bordmonitor einschalten, wenn der Begrüßungstext erscheint für 2-3s +12V auf den Eingang RA3 geben, fertig. Im Betriebsstundenzähler stehen jetzt alles Nullen.

Der Bordmonitor hat einen Eigenverbrauch ohne Hintergrundbeleuchtung von 8mA!!! Er kann also bedenkenlos den ganzen Urlaub eingeschaltet bleiben. Sinkt die Bordspannung unter 10V, oder der Monitor wird versehentlich ausgeschaltet, so werden alle wichtigen Register im interne EEPROM verlustsicher gespeichert. Der verbaute Gold-Cap Kondensator 1F, lässt denn Controller noch einige Sekunden weiterarbeiten bis die Spannungsüberwachung ihn abschaltet, oder, wenn die Versorgungsspannung wieder ansteigt wird durch den Watchdog-Timer ein Neustart durchgeführt.

Die Preise der LCD-Displays sind in der letzten Zeit derart gefallen, dass es sich immer anbietet die sparsamen Anzeigen einzusetzen. Das LCD-Display wird 4-Bit parallel angesteuert und mit kleinen Programmänderungen können auch andere Displays mit anderen Zeilenaufteilungen verwenden. Wichtig ist, das sie einen internen HD 44780 Controller besitzen.

Der Aufbau der Schaltung ist sehr einfach mit wenigen Bauelementen, es lohnt sich kaum eine professionell geätzte LP zu verwenden.

Stückliste mit Reichelt-Bestellnummern:

So habe ich das immer aufgebaut, Irrtümer und Änderungen vorbehalten!

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