Arduino project DF: Zelfbouw accu's voor de DF

In mijn nieuw te bouwen elektronische schakeling voor de DF zitten twee Sparkfun LiPo gauges voor het meten van de belading van de accu's. Het enige nadeel van die dingen is dat ze alleen de lading van één cel kunnen meten. In mijn DF zit een hele mooie kleine accu van 7.2V met twee cellen, met een capaciteit van 3.5Ah. Met de Sparkfun kan ik deze spanning dus niet meten. Omdat ik toch al van plan was om met twee accu's te gaan rijden ben ik de accu's zelf maar gaan bouwen. Met standaard accu's van het type 18650.

Omdat een enkele LiPo accu een spanning van 3.6 heeft, heb ik minimaal twee accu's nodig om aan de benodigde 7.2V te komen. Ik wil graag een accu bouwen met een wat grotere capaciteit dan m'n huidige Lupine, dus zet ik er twee in serie en twee parallel. Dat ziet er zo uit:

Verder heb ik nog een schakeling nodig die de accu's beschermt tegen over- of onder belading, kortsluiting en te hoge belasting. Zo'n ding heet een "Battery Management System", of kortweg een BMS. Die dingen zijn gelukkig niet duur; voor een paar euro koop je er een in China. De accu's bestel ik in Nederland, bij Nkon. Ze hebben een capaciteit van 3450 mAh en kosten €3.80 per stuk. Per accu heb ik er vier nodig, dat wordt dus in totaal een prijs van €30,40. Verder heb ik nog een krimpkous nodig om het geheel netjes in te pakken (€1.10), en stekkertjes om de accu's aan te sluiten en op te kunnen laden (Molex, 5 stuks, bij elkaar €10,60)

Nu is het de kunst om het geheel in een zo klein mogelijk pakket aan elkaar te knutselen, en dan op zo'n manier, dat het nog werkt ook.

Men neme twee accu's...

.. die solderen we aan elkaar.

 Hetzelfde doen we met het volgende paar, en die twee paren soldeer ik dan weer in serie aan elkaar.

 Plakbandje eromheen om de accu's bij elkaar te houden tijdens het solderen.

Het BMS bordje erop met dubbelzijdig geltape ...

De draden eraan solderen...

.... volgens onderstaand schema. Het gele draadje gaat zometeen naar de LiPo Fuel Gauge. Ik meet dus de helft van de spanning die op de accu's staat. Omdat de BMS de spanning over het hele pakket regelt, blijft de spanning op beide celparen gelijk.

En dan controleren of je alles goed hebt gedaan. Geen 'magische rook' . Geen blauwe vonken, maar keurig netjes 8.06V.

Krimpkous erom....

... en met de föhn erop.

Daarna flink in de weer met een 3D ontwerp om het hele pakket een stootvast jasje te geven.

 ... deksel erop. Vastschroeven, en we hebben een mooi accupack. 

Totale kosten: iets meer dan twintig euro per accupack.

Arduino project DF: de electronische schakeling, deel 1.

De bouw van mijn eigen gemaakte alternatief voor de Veloputer, de nieuwe 'RobboPuter' vordert gestaag. Het Arduino schema dat ik in mijn vorige velomobiel  gebruikt heb hoef ik maar hier en daar wat aan te passen. Verder neem ik een aantal basis elementen uit m'n oude Quest  mee in de nieuwe besturing:

• Arduino Nano
  
• oled scherm
• (buiten) temperatuur meter
• transistoren voor schakeling licht
  

Een paar dingen ga ik anders doen: geen draaiknop meer voor het scherm, maar drukknopje in een van de uiteinden van het stuur. Dat draaiknopje in de Quest was een zogenaamde rotary encoder. Tijdens het rijden bleek dat de bediening ietwat te gevoelig was voor mijn lompe motoriek. Een simpel drukknopje in het stuur neemt het bladeren door het scherm straks over.

Een andere verandering is de accu meter. In de Quest had ik een spanningsdeler aan de Arduino hangen om zo de spanning op de accu te meten. Je had zo een grove indicatie van hoe lang je nog kon doorrijden met de verlichting. Helaas is de spanningsdaling in een LiPo accu helemaal niet lineair. Bij gebruik van een volle accu daalt de spanning eerst vrij snel, om daarna een heel eind vrijwel rechtlijnig af te lopen. Aan het eind daalt de spanning ineens vrij snel, totdat de accu leeg is. Zo'n spanningsdeler is dus geen betrouwbare meetmethode voor een LiPo accu.

Toevallig kwam ik tijdens het bladeren op internet, om-te-kijken-wat-ik-nou-weer-allemaal-in-mijn-projectje-wilde-hebben,  de Sparkfun LiPo Gauge tegen. Dit is een kleine chip welke met een mega- geheim algoritme de precieze belading van een LiPo accu kan meten.

Ik wil weer gewoon (net zoals in de Quest) met twee accu's gaan rijden. Dus ik heb er maar gelijk twee van besteld. Het enige probleem met de LiPo Gauge is dat deze communiceren via de I2C bus. En aangezien ze alle twee het zelfde I2C adres gebruiken, heb ik nog een extra bordje nodig:
 

De TCA9548A 1-to-8 I2C Multiplexer. 

Met deze schakeling kan ik tot acht I2C apparaten met hetzelfde I2C adres met de Arduino laten babbelen. Via een eenvoudig commando naar de LiPo Gauge krijg ik nu keurig netjes het voltage en het beladings percentage van de beide (toekomstige) accu's terug.

Mijn bureau ligt nu vol met een verwarrende hoeveelheid draden die met een breadbord met elkaar verbonden zijn. Ik moet voorzichtig manoeuvreren om niet per ongeluk een draadje los te trekken.

 Er moet hier en daar nog wat bijgeschaafd worden, maar het lijkt allemaal te werken. Wordt vervolgd.....