Hoe krijg ik een constante accuspanning?

Goedendag allemaal,

Ik ben bezig met een vrijetijdsproject. Bij deze een vraag over een deel van mijn hele project. Het uiteindelijke doel is om de warmte die van een radiator(en) in mijn huis komt meer het huis in te blazen met kleine ventilatoren. De ventilatoren mogen dan ook alleen aan gaan wanneer de radiator(en) boven een bepaalde temperatuur komen, en natuurlijk weer uitgaan wanneer de radiator(en) ook uit is/zijn. Ook wil ik graag de ventilatoren uitgaan wanneer de voeding voor de ventilatoren (oude boormachineaccu 18V) te laag wordt. Het hele project wordt bediend met een Arduino Uno microcomputer. De Arduino schakelt de ventialtoren aan/uit doormiddel van een mosfetmodule (vma411). Dat deel werkt! Het probleem zit 'm in het 2e deel van het project: De accu mag niet te ver ontladen worden. De Arduino moet de spanningswaarde van de accu uitlezen. Ik heb daarvoor zelf een zogenaamde 'voltage divder' gemaakt. Zolang ik geen ventilator aansluit op de accu werkt het uitlezen ook nog naar behoren, De Arduino geeft ongeveer de waarde weer van het accuvoltage (gecontroleerd met voltmeter). Nu is het probleem dat wanneer de ventilator aangesloten wordt, het accuvoltage op de voltmeter, en de door de Arduino gemeten waarde flink dalen. van ongeveer 20V zo naar 16V, en ik heb zelfs waardes van 15V gezien. Een 16-17 volt accuspanning is eigenlijk ook ongeveer de waarde waarop ik de ventilator uit zou willen schakelen om te voorkomen dat de accu te ver ontladen wordt. Wanneer ik de ventilator weer loskoppel zie ik de waarde op de voltagemeter weer heel langzaam omhooglopen naar de oorspronkelijke waarde (echt heel langzaam).

Nu is mijn vraag, wat doe ik hier aan?
Gaan de Arduino en de voltmeter opeens de waarde over de ventilator meten i.p.v. de accu? Als dat het geval is snap ik weer niet waarom de spanning na het gebruik van de ventilator dan weer zo langzaam omhoog loopt...

Wat moet ik doen? Ik wil dus graag spanning van de accu weten, ook wanneer deze wordt gebruikt door de ventilator.

Voor de gemaakte voltage divider zie bijlage.

- Ik gebruik een 18V accu die wanneer deze volledig opgeladen is, zo'n 20V levert.
- De ventilator is een 24V ventilator, die prima draait op 15-20V specs van 0.1A en 2.4W

Mochten er nog onduidelijkheden zijn dan hoor ik het graag. Ik hoop dat iemand mij kan helpen.

M.v.g.
Ruben/Rubshert

Als de spanning al 5v daalt door een kleine fan dan is de accu rot... (en/of ver ontladen)

Wat er gebeurt, is dat de accuspanning gewoon werkelijk naar beneden gaat tot die lagere waarde.
Nu is zo'n 18 V normaal voor een 18V-accu in gebruik, maar als de spanning veel lager wordt, dan klopt er iets niet. Dus óf

- de ventilator verbruikt meer dan wat de accu normaal kan leveren, óf
- de accu kan niet meer zijn normale stroom leveren.

Omdat het om een oude accu gaat, denk ik dat het aan de accu ligt: hij kan de stroom niet (meer) aan.

Als hij zover instort bij 100mA dan is de accu op/rot/overleden.

Waarom ga je het wiel opnieuw uitvinden? Die ventilatorsets zijn kant en klaar te koop. Ventilatoren en temperatuursensor klikken met magneetjes aan de radiator, adapter in de wcd en de rest gaat vanzelf.

Oke, het ligt dus waarschijnlijk aan de accu. Bedankt voor jullie snelle antwoord!

Op maandag 19 augustus 2024 11:43:01 schreef KlaasZ:
Waarom ga je het wiel opnieuw uitvinden? Die ventilatorsets zijn kant en klaar te koop. Ventilatoren en temperatuursensor klikken met magneetjes aan de radiator, adapter in de wcd en de rest gaat vanzelf.

Ik doe dit project, omdat ik het leuk vindt om te doen. Bovendien leer ik er ook nog eens wat van.

Op maandag 19 augustus 2024 11:43:01 schreef KlaasZ:
Waarom ga je het wiel opnieuw uitvinden? Die ventilatorsets zijn kant en klaar te koop. Ventilatoren en temperatuursensor klikken met magneetjes aan de radiator, adapter in de wcd en de rest gaat vanzelf.

Er is b.v.b. geen wcd in de onmiddellijke buurt .

Op maandag 19 augustus 2024 12:00:33 schreef Rubshert:
Oke, het ligt dus waarschijnlijk aan de accu. Bedankt voor jullie snelle antwoord!

Meet dat na. Pak een voltmeter en check dat de spanning inderdaad inzakt.

Zo'n voltage divider is normaliter tricky: die gebruikt stroom ook als je arduino zegt: "accu is te leeg, nu geen stroom meer gebruiken!"

Enerzijds, zijn er inderdaad hints dat het zo is. Anderzijds, zo'n makita accu kan normaliter probleemloos 50A leveren. Die voldoet niet meer als "makita-accu" als ie "slechts" 20A kan leveren. Dat is nog een factor 200 verwijderd van "kan eigenlijk 100mA niet meer leveren". Dat is wat veel voor een "maar hij heeft een jaar op de plank gelegen tussen afdanken als makita en nu hergebruik".

[Bericht gewijzigd door rew op (33%)]

Op maandag 19 augustus 2024 12:00:33 schreef Rubshert:
Oke, het ligt dus waarschijnlijk aan de accu. Bedankt voor jullie snelle antwoord!

Is die waarde van 16,7V of lager ook gemeten met een 2de meter?.

Maar ik vraag me ook afvraag is hoe je precies alles hebt aangesloten.

Ben je bv eerst met draad vanaf de accu naar een printje oid gegaan. Op dat printje zit dan de weerstandsdeler en verderop de fet die de ventilator schakelt. Dan zit het probleem in het eerste stukje draad vanaf de accu naar de pcb. Dat moet dan een heel stuk dikker worden uitgevoerd.

Nog beter zou zijn om de draden die naar de weerstandsdeler gaan geheel aparte te doen en een 2de set draden voor het powerdeel. Zo kan je zo zuiver mogelijk de accuspanning meten.

Dat is nog een factor 200 verwijderd van "kan eigenlijk 100mA niet meer leveren".

Precies een kleine fan is iets van 110mA. en de waqt zwaardere zijn 1A. Maar een accu die 50A kan leveren moet totaal geen probleem hebben met 1A. Maar goed wat niet weten is wat je wel hebt aangesloten mischien trekken alle fans die jij het wel heel veel stroom.

maar als je het doet zoals ik hierboven heb beschreven door de spaningsdeler apart met aparte stukje draad op de accu aan te sluiten meet je echt de accu spanning

[Bericht gewijzigd door benleentje op (25%)]

Volgens mij geeft TS zelf aan dat z'n fan ongeveer 100mA trekt.

- De ventilator is een 24V ventilator, die prima draait op 15-20V specs van 0.1A en 2.4W

Zomaar wat losse bedenkingen, niet uitsluitend dat ik over een of ander heb overheengelezen:

* om de batterijspanning te lezen, inderdaad een spanningsdeler naar een analoge ingang van de Arduino, totzover goed bezig :)
* wel zou ik die analoge ingang beveiligen met clamping diodes naar nul en voeding;
* het is normaal dat de batterijspanning inzakt onder belasting, en terug oploopt bij het wegvallen van de belasting; maar zoals reeds gesteld gaat het in uw verhaal wel erg heftig, inderdaad lijkt het batterijpakket zijn beste dagen te hebben gehad;
* om "hikgedrag" te vermijden: een hysteresis invoeren in de regeling. Bv. schakel de ventilatoren uit als de batterijspanning onder de 16 volt gaat, maar schakel ze pas terug in als ze boven de 18 volt komt. De afstand tussen de 16 en 18 volt is de hysteresis, dit is ook een basiseigenschap van de meeste termostaten, ook die van de C.V.;
* semantisch: zeg aub "spanning" ipv het angelsaksische "voltage";
* er valt best wat verwarmingsenergie te besparen door warme lucht van het plafond naar beneden te blazen, maar dat moet niet beperkt blijven tot de warmte die van de radiatoren afkomt. In het tussenseizoen maakt de zon nog aardig wat warmte in huis, door die naar beneden te blazen kan men voorkomen dat de verwarming aanslaat.

Op maandag 19 augustus 2024 20:07:05 schreef rew:
Volgens mij geeft TS zelf aan dat z'n fan ongeveer 100mA trekt.

[...]

Ja sorry weer eens niet alles gelezen ik was bij nu mijn vraag gestopt met lezen.
Moet toegeven het is een goede en volledige startpost van TS.

het is een goede en volledige startpost van TS.

:) We zien hier inderdaad heel wat erger passeren, soms, helaas.
Voor mij is dat toch direct een motivatie om wat uitvoeriger te reageren.

Op maandag 19 augustus 2024 13:27:40 schreef rew:
[...]Meet dat na. Pak een voltmeter en check dat de spanning inderdaad inzakt.

Die voldoet niet meer als "makita-accu" als ie "slechts" 20A kan leveren. Dat is nog een factor 200 verwijderd van "kan eigenlijk 100mA niet meer leveren". Dat is wat veel voor een "maar hij heeft een jaar op de plank gelegen tussen afdanken als makita en nu hergebruik".

Het kan ook zijn dat er 1 cel in de serie rot is. Die gaat van een jaar 'plankhangen' nog veel sneller achteruit dan de rest.

@rew de spanningsdeler zelf lijkt me niet zoveel probleem, je kunt de weerstanden zo groot kiezen dat de stroom verwaarloosbaar klein is. De Arduino zelf zal een veelvoud daarvan opnemen.

Je kunt het zo maken dat de Arduino ook zijn eigen voeding uitzet, vanaf dat moment is het verbruik 0. Je moet dan de accu opladen en met een drukknopje de Arduino weer inschakelen. Je kunt dat gemakkelijk met een N-channel MOSFET in de ground aansluiting doen, met een kleine transistor en een paar weerstandjes om die MOSFET aan te sturen.

Op maandag 19 augustus 2024 21:25:17 schreef SparkyGSX:
@rew de spanningsdeler zelf lijkt me niet zoveel probleem, je kunt de weerstanden zo groot kiezen dat de stroom verwaarloosbaar klein is. De Arduino zelf zal een veelvoud daarvan opnemen.

Yeps, helemaal akkoord.

Je kunt het zo maken dat de Arduino ook zijn eigen voeding uitzet, vanaf dat moment is het verbruik 0. Je moet dan de accu opladen en met een drukknopje de Arduino weer inschakelen. Je kunt dat gemakkelijk met een N-channel MOSFET in de ground aansluiting doen, met een kleine transistor en een paar weerstandjes om die MOSFET aan te sturen.

Huh, dat vind ik toch een beetje een griezelig idee. De nul is het alfa en omega van alles, daar knutselt men toch niet mee? Terug inschakelen zou overigens ook automatisch kunnen, met een comparator (met voldoende hysteresis, alweer) op de batterijspanning; maar mijn ding is dit toch niet.

Vanaf de batterij maakt het niets uit wat je schakelt, dat je de ground als referentie ziet is een conventie voor jouw mentale model van elektronica, er is niets bijzonders aan, want uiteindelijk gaat het altijd om een spanning ten opzichte van een ander punt.

Opnieuw inschakelen met een comparator heeft weinig zin, want de enige manier dat die accu weer vol is geraakt, is als hij extern is opgeladen. Daarbij verbruikt die comparator ook constant stroom, dus als je het vergeet als je op vakantie gaat is de accu alsnog stuk (tenzij het BMS zelf ook uitschakelt, maar niet alle dergelijke accu's hebben die functionaliteit).

Je zou wel opnieuw kunnen inschakelen met een condensatortje naar de +, waarmee je de gate van de MOSFET oplaadt bij het aansluiten van de accu, maar daar moet dan ook weer een weerstandje overheen om de condensator te ontladen, en dan heb je dus weer een pad voor ontlasting gemaakt. Dit weerstand kan wel erg groot zijn waardoor de stroom heel klein is.

De hele constructie met een Arduino verbruikt aardig wat stroom. Bij het gebruik van zgn. thermische schakelaars heb je die verliezen niet en gaat je accu veel langer mee. Een gereedschapsaccu zou zelf moeten afschakelen als deze leeg raakt.

https://nl.aliexpress.com/item/32972508424.htm

Dat doen ze lang niet allemaal, er zijn ook veel accu's die alleen met een signaal naar het apparaat aangeven dat er geen stroom meer getrokken mag worden. Je kunt dus echt niet aannemen dat het BMS van de accu dat doet, zonder het te controleren.

de GND van de accu hoeft niet perse de GND van de rest van de schakeling te zijn.
alleen is het makkelijker (eenvoudiger te begrijpen) om de nul te schakelen.
je zet 3-5V op die fet en die schakelt in.

als je de plus schakelt met een fet, dan moet je de fet voorzien van +VCC - 5V ofzo, en dat is al ingewikkelder

je kan dan inschakelen met een drukknop. er zijn bepaalde outputs bij arduino die direct +5V geven, daar schakel je de fet mee in.
je kan dan de arduino uitschakelen op lage accu, maar ook bij andere omstandigheden (geen temperatuurverschil, vakantie,...).

hoogohmige spanningsdeler voor de accumeting beperkt ook de ontlaadstroom

Op maandag 19 augustus 2024 21:25:17 schreef SparkyGSX:
@rew de spanningsdeler zelf lijkt me niet zoveel probleem, je kunt de weerstanden zo groot kiezen dat de stroom verwaarloosbaar klein is. De Arduino zelf zal een veelvoud daarvan opnemen.

Bij een AVR analoge input geeft het datasheet een richtlijn van een uitgangsimpedantie van max 10k voor de signaalbron die door de ADC gelezen moet worden.

Nu komt het met een beetje handig programma minder nauw dan dat het datasheet naar hint, maar goed, (je mag niet van kanaal wisselen kort voordat je gaat meten.).

Iedereen bedankt voor het antwoorden. Ik was even offline, maar heb alles doorgelezen. Ik ga er van uit dat de accu kapot is (wat me ook het meest waarschijnlijk lijkt aangezien deze al best oud is.) Nogmaals, iedereen bedankt voor het antwoorden!

@rew: je mag prima een spanningsdeler met hele hoge impedantie gebruiken zolang je daar een 100nF capje achter zet.

@fcapri: je kunt geen low-side MOSFET schakelen met een signaal van een microcontroller die zelf achter die MOSFET zit (dus het de ground van de microcontroller aan de drain van de MOSFET).