BWP-WS19-02/Dokumentation/Systemarchitektur&Energie: Unterschied zwischen den Versionen

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Laut dem Datenblatt des Coloumb Counters LTC4150 liefert der IC standardmäßig 1 Interrupt pro 0,6 Coloumb (oder pro 0,1707 mAh).
 
Laut dem Datenblatt des Coloumb Counters LTC4150 liefert der IC standardmäßig 1 Interrupt pro 0,6 Coloumb (oder pro 0,1707 mAh).
   
Da mit dieser Konfiguration nicht genug Interrupts erzeugt werden um den Energieverbrauch genau zu tracken ist es nötig auf dem IC einen anderen Messwiderstand zu verwenden.
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Da mit dieser Konfiguration sowohl für die Verbrauchsmessung, als auch für die Messung der Energiegewinnung zu wenig Ticks erzeugt werden, wird auf dem IC ein passender Messwiderstand verbaut.
   
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'''Messung des Verbrauchs'''
Zunächst ist es nötig den maximalen Stromfluss zu ermitteln, da zu diesem Zeitpunkt noch nicht alle Verbraucher am Board angeschlossen sind wird der Stromfluss auf 150 mA geschätzt.
 
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Da der Stromfluss auf Verbraucherseite, maximal 100 mA beträgt, wird der Messwiderstand so gewählt das in diesem Strombereich optimal gemessen werden kann.
   
 
Laut dem Datenblatt (Seite 8) ergibt sich somit ein Messwiderstand von: 50 mV / 100 mA = 0,5 Ohm.
 
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Mit dieser Konfiguration erzeugt der IC alle 1 /( 32,7 * 0,5) = 0,06 Coloumb einen Interrupt.
 
Mit dieser Konfiguration erzeugt der IC alle 1 /( 32,7 * 0,5) = 0,06 Coloumb einen Interrupt.
   
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'''Messung der Energiegewinnung'''
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Angelehnt an die maximale Stromstärke, die von den montierten Solarpanels geliefert wird, wird hier ein Messwiderstand gewählt, der bis zu einer Stromstärke von 20 mA, die optimale Tick Anzahl liefert.
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Es ergibt sich dabei, ein Messwiderstand von: 50 mV / 20 mA = 2.5 Ohm.
   
Konfiguration Coloumb Counter Solar, tickt alle 1/(32.7*2,5) = 0.012 Coloumb !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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Mit dieser Konfiguration erzeugt der IC alle 1 /( 32.7 * 2.5) = 0.012 Coloumb einen Interrupt
   
 
=== Mikoe Solar Energy Click ===
 
=== Mikoe Solar Energy Click ===

Version vom 8. März 2020, 17:07 Uhr

Energie

Das Energieteam beschäftigt sich mit dem Energiemanagement des ITS-E. Dies umfasst die Energieaufnahme durch Solarpanels, die Energiespeicherung, das Handeln im Energienotstand und den Energieverbrauch.

Energiemanagementsystem

Funktionen

Die Daten, die das Energiemanagementsystem sammelt werden den anderen Modulen in einer Mailbox zur Verfügung gestellt. Außerdem bietet es folgende Funktionalitäten :

getBatteryPercentage

Diese Funktion liefert den aktuellen Batteriezustand in Prozent.

getBatteryDrain

Diese Funktion dient der Überwachung des Batterieverbrauchs und gibt den Wert in Milliampere an.

SolarPower

Diese Funktion zeigt die generierte Energie des Solarpanels in Milliampere an.

isLoading

Diese Funktion signalisiert, ob die Batterie am Aufladen ist. Hierzu vergleicht sie die generierte Energie des Solarpanels mit dem aktuellen Energieverbrauch.

EnergyPerRotation

Diese Funktion berechnet den Energieverbrauch für x-Radumdrehungen und gibt den Wert in Milliamperestunden an.

Schaltpläne

Versuchsaufbau


Das Bild zeigt den ersten elektronischen Aufbau mit allen verwendeten Komponenten.

Bauteile

Coulomb Counter LTC4150

Um Energieflüsse messen zu können wird ein Coloumb Counter verwendet. Dieser misst durchgehend die Menge an Strom die durch ihn durch fließt und erzeugt einen dann einen messbaren Impuls. Dabei entspricht 1 Coloumb = 1 Amperesekunde, jedes mal wenn 0,614 Coloumb durch das Bauteil geflossen sind wird der Impuls erzeugt. Das Bauteil stellt außerdem ein Polaritätssignal zur Verfügung, mit dessen Hilfe festgestellt werden kann ob z.B. Energie aus einem LiPo Akku entnohmen oder hinzugeführt wird.


Erster Versuchsaufbau

In einem Versuchsaufbau wurde zunächst mit Hilfe eines Breadboards versucht einen Impuls zu erhalten, dieser wurde mit einem Oszilloskop aufgezeichnet und ist folgend abgebildet.

Versuchsaufbau Energiemessung Messung der Energieentnahme aus der Batterie mithilfe des Coulomb Counters LTC4150

Ein Hookup Guide zur Verwendung des Coloumb Counters findet sich unter folgendem Link: Weiterführende Informationen

Bauteilwahl zur Parameterbestimmung

Laut dem Datenblatt des Coloumb Counters LTC4150 liefert der IC standardmäßig 1 Interrupt pro 0,6 Coloumb (oder pro 0,1707 mAh).

Da mit dieser Konfiguration sowohl für die Verbrauchsmessung, als auch für die Messung der Energiegewinnung zu wenig Ticks erzeugt werden, wird auf dem IC ein passender Messwiderstand verbaut.

Messung des Verbrauchs

Da der Stromfluss auf Verbraucherseite, maximal 100 mA beträgt, wird der Messwiderstand so gewählt das in diesem Strombereich optimal gemessen werden kann.

Laut dem Datenblatt (Seite 8) ergibt sich somit ein Messwiderstand von: 50 mV / 100 mA = 0,5 Ohm.

Mit dieser Konfiguration erzeugt der IC alle 1 /( 32,7 * 0,5) = 0,06 Coloumb einen Interrupt.

Messung der Energiegewinnung

Angelehnt an die maximale Stromstärke, die von den montierten Solarpanels geliefert wird, wird hier ein Messwiderstand gewählt, der bis zu einer Stromstärke von 20 mA, die optimale Tick Anzahl liefert.

Es ergibt sich dabei, ein Messwiderstand von: 50 mV / 20 mA = 2.5 Ohm.

Mit dieser Konfiguration erzeugt der IC alle 1 /( 32.7 * 2.5) = 0.012 Coloumb einen Interrupt

Mikoe Solar Energy Click

Um die Energie von den verwendeten Solarpanels zu sammeln wird ein Solar Energy Click Board verwendet. Dessen Aufgabe besteht darin die extrem kleinen Energiemengen die geliefert werden zu sammeln und in brauchbarer Dimension weiterzuleiten. Auf dem Board ist der Chip BQ25570 verbaut der eine Vielzahl von Funktionalitäten anwendet.

In unserem Projekt wird das Board als Schnittstelle zwischen den Solarpaneln, dem LiPo Akku und dem Adafruit Featherboard verwendet, das dank direkt benutzbarer Output Pins an den Solar Click angeschlossen werden kann.

Zur Herstellerseite geht es hier. Die Dokumentation des internen Chips BQ25570 findet sich unter diesem Link.