Moin!

Lipos mögen es garnicht geladen rumzuliegen und es passiert ja öfter mal, dass man nachm fliegen noch ein paar volle Akkus hat. Vielleicht wegen dem Wetter, oder der Spotter hat kurzfristig abgesagt.

Nunja, die meisten Ladegeräte haben eine Entlade-Funktion, aber die ist meistens recht langsam.

Also habe ich einen Lipo-Entlader gebaut. Entladen wird über eine H4 Halogen Lampe, bei der ich über einen Knopf das Fernlicht zuschalten kann, wenn es schneller gehen soll.

Verbaut habe ich einen ATtiny13 Mikrocontroller, da dieser klein, günstig und relativ komfortabel zu programmieren ist. 2 Sekunden nach dem anstecken des Lipos wird dann die Spannung gemessen, um die Zellenanzahl zu bestimmen. Dann wird die Halogen-Lampe angeschaltet, bis der Lipo seine Lagerspannung erreicht hat (3.8V * Zellenanzahl). Zusätzlich zeigt noch ein kleines Display die Spannung an.


Bauteile

Eine Liste der Bauteile, die ich eingebaut habe. In Klammern Links zu den Bauteilen oder ähnlichen Bauteilen aus Deutschland (DE) und aus China von AliExpress (AE).

  • ATtiny13 Mikrocontroller (DE / AE)
  • 2er Relais (DE / AE)
  • XT60-Buchse (DE / AE)
  • Spannungswandler (DE / AE)
  • 2 Kondensatoren (DE / AE)
  • Lochraster-Platine (DE / AE)
  • H4 24V Halogen-Lampe (DE / AE)
  • Schalter (DE / AE)
  • Dicke und dünne Silikon-Kabel (DE / AE AE)
  • 2 Widerstände (z.B. ~500 und ~2500 ohm) (DE / AE)
  • Diode (DE / AE)
  • Spannungsmesser-Display (DE / AE)
  • 2 M3 Schrauben (DE / AE)

Benötigte Werkzeuge:

  • Lötkolben
  • Multimeter
  • 3D Drucker für Gehäuse
  • Schleifpapier/Dremel
  • ISP Programmer für ATtiny (z.B. USBasp)

Aufbau

Nun erkläre ich den Aufbau genauer:

Die XT60-Buchse ist an das Doppel-Relais angeschlossen. Jeweils ein Relais für das Fernlicht und Abblendlicht. Zusätzlich sind an die XT60-Buchse das Display (in dem ein Spannungsmesser eingebaut ist) und der Spannungswandler angeschlossen.

Der Spannungswandler (ich habe einen Step-down benutzt) versorgt die Relais und den Mikrocontroller mit 5V. Wichtig ist genau 5V (+- ~0.03V) zu haben, damit der ADC („Spannungsmesser“) vom Mikrocontroller die richtige Referenzspannung hat. Also am besten den Step-Down richtig einstellen mit dem kleinen Poti, bevor man den Ausgang an etwas anschließt.

Für Anfänger empfehle ich einen Arduino Nano als Mikrocontroller. Dann hat man direkt einen USB Anschluss zum programmieren. Leute, die sich damit auskennen, können dann auch einen ATtiny benutzen. Ich werde deswegen nicht genauer auf den ATtiny eingehen.

Am Mikrocontroller ist nur 5V, GND, der Lipo per Spannungsteiler am ADC und das Relais angeschlossen.

Der Spannungsteiler ‚teilt‘ die Spannung, wie der Name auch schon sagt. Das Verhältnis der Widerstände gibt somit an, was für eine Spannung gemessen wird. Wenn man beispielsweise folgende Konstellation hat:

Lipo – 2000ohm – Mikrocontroller-Pin – 500ohm – GND (-)

Dann wird 1/5 der Spannung gemessen. (zweiter Widerstand geteilt durch Gesamtwiderstand).

500 / 2500 = 0.2 = 1/5

Wenn z.B. 20v anliegen, fallen nach dem ersten Widerstand 4/5 der Spannung ab, sodass am Mikrocontroller nurnoch 4v gemessen werden. Der Mikrocontroller kann nur bis 5v messen und mehr Spannung würde ihn beschädigen. Also muss man 2 Widerstände nehmen, die auch im „Extremfall“ (also z.B. bei 5s Lipos 21v) die Spannung auf unter 5v teilen.

Der Mikrocontroller misst die Spannung nun mit 10bit Genauigkeit, sodass bei 0v eine 0 ausgelesen wird und bei 5v eine 1023.

Um die Messung nun zu kalibrieren, muss man herausfinden wieviel der Mikrocontroller pro Volt ausliest.

In dem oberen Beispiel würde der Mikrocontroller bei 25v Lipo-Spannung 5v messen und somit 1023 als Wert intern speichern.

Nun rechnet man 1023/25v und erhält ~41 pro Volt. Dies ist dann der Umrechnungsfaktor.

Und um es in eine Rechnung zu packen:

Gemessener analoger 10bit Wert = (zweiter Widerstand/Gesamtwiderstand) * Eingangsspannung * (1024/5)

Mit Lagerspannungswert für 4s Lipo (4 * 3.8v = 15.2v):

623 = (500/2500) * 15.2 * (1024/5)

Wenn nun der gemessene Wert unter 623 fällt, ist der Akku auf Lagerspannung (3.8v pro Zelle)

Somit könnt ihr nun einstellen bei welchem Wert er abschalten soll bzw. den Akku als 3s/4s/5s erkennen soll.

Erkennen wieviel Zellen der Akku hat ist möglich, da intakte Lipos (mit nicht soo vielen Zellen) sich im Spannungsbereich nicht überschneiden:

5s: 18.5v – 21.0v

4s: 14.8v – 16.8v

3s: 11.1v – 12.6v

Man misst also kurz nachm anschließen wie die Spannung vom Lipo ist und schaut in welchen Bereich die Messung fällt.

Ich habe 2 Kondensatoren verbaut. Einen an der Lipo-Spannung und einen an 5V. Deswegen misst der Mikrocontroller nach 2 Sekunden die Spannung, damit sich die Spannung stabilisiert hat (und man Zeit hat wegzuschauen von der Lampe, hehe). Der Mikrocontroller schaut dann wieviel Zellen der Lipo wohl hat und schaltet dann das Relais an, damit der Lipo sich entlädt. Nun wird jede Sekunde die Spannung gemessen und geschaut ob 3.8V*Zellenanzahl unterschritten wurden. Wenn dem so ist, blinkt die Lampe 5 mal und wird dann abgeschaltet.

Das Gehäuse habe ich in Solid Edge konstruiert. Wenn ihr es wirklich 1:1 nachbaut, könnt ihr einfach die STL Dateien runterladen. Wenn ihr keinen 3D Drucker habt oder nicht konstruieren könnt, dann nehmt einfach ne Box/Dose.

Die Programmierung ist recht simpel. Da das Relais active-low ist (also 0v = offen), wird der Ausgang vom Mikrocontroller, an dem das Relais ist, am Anfang auf High gesetzt, also 5v. Nach 2 Sekunden warten wird die Spannung vom Lipo über den Spannungsteiler gemessen und durch den Umrechnungsfaktor kann dann mit ein paar If Abfragen geschaut werden, wieviele Zellen der Lipo hat. Danach wird jede Sekunde geschaut ob 3.8v*Zellenanzahl unterschritten wurden, dann blinkt das Relais 5 mal und schaltet ab.


Paar generelle Tipps:

Die Anschlüsse der Lampe anschleifen oder mitm Dremel schleifen, damit das Lötzinn hält.

~10A Sicherung einbauen.

Diode bei der 5V Versorgung einbauen, damit man den Mikrocontroller mit fremder Spannung flashen kann.

Vorm ersten Anschließen mitm Multimeter an die XT60-Buchse gehen und den Widerstand messen. Wenn dieser ~0 ohm ist, ist irgendwo ein Kurzschluss. Wenn der Widerstand innerhalb von ein paar Sekunden von wenig auf sehr sehr viel steigt ist das gut. Das zeigt, dass kein Kurzschluss vorhanden ist und das Steigen des Widerstandes liegt an den Kondensatoren.


Downloads

Entlader Arduino

Entlader STL Gehaeuse


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