Elektronik_Header_3LŁftersteuerung mit ESP-01

 

Ton¬īs NC2000

Aktuelle Info:

Ton¬īs Aktivit√§ten in Sachen Modellbau bewegen sich nach eigener Auskunft momentan irgendwo bei NN (Nahezu Null ;-))
Um Nachbauwilligen die notwendigen Unterlagen zur Verf√ľgung zu stellen, hoste ich sie in Absprache mit Ton auf meiner Site.


Von Ton¬īs Site konnte man sich die Unterlagen zum Nachbau seines Laders herunterladen. Ebenso das Tool PrintGL zum Betrachten und Ausdrucken seiner .hpg-Dateien. Mit ein bisschen kriminellem Sp√ľrsinn bekommt man nach wenigen Stunden spannenden Probierens heraus, wie man die Einstellungen in diesem Tool w√§hlen muss, damit das Layout auch so auf dem Drucker ankommt, dass der Film hinterher seitenrichtig vorliegt ;-)) (Von einer Beschreibung sehe ich hier ab, denn ich m√ľsste selbst wieder probieren... ist schon zu lange her).

Nachtrag
Die Seite von Ravitz (Autor von PrintGL) ist offline. Jeder ist also gefordert selbst mit Google auf die Jagd zu gehen. Mit "printgl.zip" als Suchparameter (ohne Anf√ľhrungszeichen) stehen die Chancen gar nicht so schlecht, f√ľndig zu werden ;-)

Der geneigte Nachbauer sollte sich auf jeden Fall intensiv mit der sch√∂n gemachten Beschreibung des Laders auseinandersetzen. Dort steht viel, was ich erst in m√ľhsamer Kleinarbeit und mit vielen Mails an Ton (die er alle mit einer Engelsgeduld beantwortet hat :-) herausgefunden habe. Zu meiner Schande muss ich gestehen, dass ich seine Beschreibung zwar fl√ľchtig √ľberflogen habe, aber glaubte eine Abschrift der Applikationsunterlagen des Chipherstellers zu lesen. Erst sehr viel sp√§ter habe ich kapiert, dass tats√§chlich viel aus der Applikationsschrift stammt, dass aber der weitaus gr√∂√üere und wichtigere Teil von Ton gegen√ľber der Applikationsschrift abge√§ndert implementiert und dementsprechend beschrieben wurde.

Letztlich (also nach F√ľllen meiner Wissensl√ľcken) habe ich den Lader dann relativ schnell ans werkeln bekommen.

Lediglich einige kleinere √Ąnderungen habe ich einflie√üen lassen, die ich hier beschreiben m√∂chte.

  • Hinweis zu den Treibertransistoren in Ton¬īs Dokumentation:
  • In Ton¬īs Beschreibung zum NC 2000 steht, dass zwischen den Ausg√§ngen der Operationsverst√§rker und den Basen der Endstufentransistoren jeweils ein Treibertransistor vom Typ BD233 bzw. BD234 eingebaut wird.

    Ein Nachbauer (hallo Axel :-) hat festgestellt, dass die Ladeschaltung schwingt. Als Ursache stellten sich eben diese Treiberstufen heraus. Axel hat daraufhin einige Messungen get√§tigt die ergaben, dass die Operationsverst√§rker in allen Betriebssituationen (bis zu Str√∂men von 30A im Entladezweig, also 12A Ladestrom) in der Lage sind, die Basisstr√∂me f√ľr die Darlington-Transistoren zu liefern. Ton hat deshalb sowohl den Schaltplan als auch das Layout entsprechend abge√§ndert, aber die Dokumentation nicht nachgezogen.

    Wenn jemand bereits die Platine nach der “alten” Vorlage ge√§tzt hat, kann er die √Ąnderung leicht nachziehen. Es fallen einige Bauteile (R70 und R71, Q9 und Q10) weg, und ganz wichtig, die Eing√§nge der Operationsverst√§rker U6A und U10A (jeweils Pins 2 und 3 am OpAmp) m√ľssen vertauscht werden weil der invertierende Treibertransistor jetzt fehlt. Der Kondensator C13 geht nicht mehr an den Kreuzungspunkt zwischen R37 und R39 sondern direkt an +12V.

  • Zur Kontrolle, was der Lader denn nun gerade macht, habe ich zwei LEDs eingebracht, die den Lade- bzw. Entladepuls anzeigen. Nicht unbedingt n√∂tig, aber nett anzusehen, wenn man erkennt, wie z.B. der Ladepuls zu Beginn der Ladung langsam immer l√§nger wird, um sich erst nach einigen Minuten mit dem Entladepuls abzuwechseln... :-)
  • Die beiden LEDs werden jeweils direkt von den Ausg√§ngen Pin 1 und Pin 2 des ICS 1702 √ľber einen gemeinsamen Widerstand von 510 ‚Ą¶ an Masse gelegt.

  • Um Kurzschl√ľsse zwischen Masse und +5V beim Umschalten verschiedener Drehschalter (SW5B beim √úbergang von 2C nach 1C und umgekehrt, sowie SW5C bei  jedem √úbergang zwischen den einzelnen Ladestromst√§rken) zu vermeiden, habe ich in die Massezuleitung zu SW5 einen Serienwiderstand von 510 ‚Ą¶ gelegt.
  • Bei meiner ersten Eigenentwicklung mit dem ICS 1702 habe ich offenbar make-before-brake-Typen der Drehschalter erwischt. Der tempor√§re Kurzschluss beim Umschalten an sich konnte keinen Schaden anrichten, denn der 5 Volt-Stabilisator in der Schaltung ist Kurzschlussfest. Allerdings ist in diesem Fall die Versorgungsspannung des ICS 1702 gegen Null gegangen, w√§hrend am Messeingang VIN noch die Batteriespannung anlag. CMOS-ICs gehen in solchen F√§llen in den sogenannten Latch-Up-Zustand. Es flie√üt dann ein sehr hoher Strom durch das IC der sehr schnell zu dessen Zerst√∂rung f√ľhrt.

  • Um den Lader per PC steuern zu k√∂nnen, habe ich Widerst√§nde von zwei der vier Zustands-LEDs (MMN/Pin4 und CMN/Pin5) sowie den Reset-Pin/Pin11 des ICS 1702 an einen Stecker gef√ľhrt. √úber den Parallelport eines PC kann ich dadurch entscheiden, ob der Entladeteil eines Entladen-Laden-Zyklus l√§uft, und ob der Ladeteil ggf. abgeschlossen ist um nach einer Pause einen Reset auszul√∂sen. Dadurch ist ein Zyklen des angeschlossenen Akkus m√∂glich. Ein (rudiment√§res) Basicprogramm mit Anzeige der jeweils ent- bzw. geladenen mAh und den daf√ľr ben√∂tigten Zeiten kann hier geladen werden.
  • F√ľr Interessierte ohne Basic-Compiler hier die ausf√ľhrbare Version vom 05.01.2001 (zur Sicherheit in einem ZIP-Archiv. Ihr wisst ja: erst auf Platte speichern, dann Virenchecken, dann verwenden ;-))

    Achtung ! NEU !

    Die beiden oben beschriebenen Widerst√§nde sind im wirklichen Leben jeweils 1k. Da ich mit meinem neuen “Bastelrechner” immer wieder Probleme mit dem Anschluss an den Parallelport hatte (die Stati der LEDs flackern wild), habe ich mal wieder das Oszi angeworfen und nachgemessen, was an den Pins Richtung Parallelport wirklich rauskommt ... leider nichts, was der geneigte Digitaltechniker als TTL-Level bezeichnen w√ľrde :-(

    Offenbar hatte die Parallelportkarte in meinem ersten Bastelrechner eine andere Beschaltung der Eing√§nge, denn da funktionierte alles prima. Der “neue” Parallelport bringt keine TTL-Hi-Pegel, wenn die Eing√§nge offen sind (also die LEDs vom ICS 1702 nicht angesteuert werden).

    Als Abhilfe habe ich zus√§tzlich jeweils an die beiden Ausgangspins des Steckers einen Pull-Up mit 10k gegen P5V (siehe Bild) geschaltet. Jetzt kommen in jedem Fall g√ľltige TTL-Level an den Pins zustande (und mein Zyklen-Programm l√§uft wieder wie eine Eins ;-))

  • Der Takt des ICS 1702 wird mit einer RC-Beschaltung im IC selbst erzeugt. Mit der angegebenen Dimensionierung (R60 = 16k) ist der Takt zu langsam, die Zeiten w√ľrden zu gro√ü werden. Ich musste R60 auf 13k2 ab√§ndern, damit der ICS 1702 mit 1MHz Takt lief. Der Takt sollte in jedem Fall nachgemessen werden, denn die Toleranz des 100pF-Kondensators als zeitbestimmendes Glied ist mit 5-10% recht gro√ü.
  • Den Spannungsregler U4 habe ich mit einem U-f√∂rmigen K√ľhlblech versehen (nicht unbedingt notwendig bei 12 V-Betrieb, ich wollte aber den Betrieb des Laders an einem vorhandenen 24V/10A Festspannungsnetzteil erm√∂glichen. In diesem Fall w√§re die Verlustleistung in U4 mit √ľber 2 W zu gro√ü f√ľr ungek√ľhlten Betrieb).
  • Den Spannungsteiler aus R61 und R62 f√ľr OPREF habe ich durch einen 5k-Spindeltrimmer ersetzt um die Schaltschwelle f√ľr die Erkennung eines angeschlossenen Akkus einstellen zu k√∂nnen.
  • Ein ganz eigenartiger Effekt trat bei meinen Drehschaltern auf... Ich musste SW3 und SW4 um 30¬į gedreht einbauen, damit Position 1 des Schalters mit dem Anschlag des Schalters √ľbereinstimmte. Weder Ton noch ich k√∂nnen das erkl√§ren. Wir haben beide Schalter von LORLIN verwendet, die Bezeichnungen stimmen √ľberein, alles sollte ganz normal sein....wie gesagt, keine Erkl√§rung :-(

Beim Betrieb sind auch Probleme aufgetreten.

  • Der mit dem NE555 aufgebauten Spannungs”erh√∂her” (Verdoppler w√§re allzusehr √ľbertrieben ;-) hat in meiner Schaltung von Anfang an nicht funktioniert. Mit R69 und D8 an 5 Volt hat er geschwungen, aber nur knapp √ľber 5 Volt erzeugt, mit den beiden Bauteilen wie im Schaltbild gezeigt an 12 Volt gelegt war Ruhe im Karton (kein Schwingen der Schaltung). Erst durch Ersetzen des Spannungsteilers R69/R70 durch ein Poti ist es mir gelungen, auch bei vorschriftsm√§√üiger Beschaltung mit 12 Volt eine Spannungs√ľberh√∂hung von ca. 2,2 Volt zu erzeugen. Das Poti habe ich dann wieder durch Festwiderst√§nde mit den ausgemessenen Werten (R69 hat jetzt 3k9, R70 hat 1k2) ersetzt.
  • Wie sich nach l√§ngerem Betrieb zeigte, ist diese Spannungs√ľberh√∂hung zu gering (Korrektur: das ist nicht das Problem. Siehe Nachtrag unten). Ton hat nach R√ľcksprache keine Probleme damit, aber mein Ladeger√§t verheizt angeschlossene Akkus, wenn das Produkt aus Ladestrom und C-Faktor den Wert 2 √ľbersteigt . In diesem Fall wirkt sich das Schaltsignal CHG vom 1702 am Eingang von U10A/pin2 nicht mehr aus, weder die Taktung w√§hrend des Ladevorgangs noch das Abschalten bei Ladeende funktioniert. Der Ladetransistor schickt dann immer den eingestellten Strom in den Akku. M√∂glicherweise ist in diesen F√§llen die Eingangsspannung f√ľr den OPAmp zu wenig von VCC verschieden (der gute alte LM358 ist nicht rail-to-rail-f√§hig). Ich werde zuerst versuchen, die Spannungs√ľberh√∂hung zu vergr√∂√üern, wenn das nicht hilft, einen moderneren rail-to-rail-Typen einsetzen.

    Nachtrag

    Bei näherer Untersuchung dieses Problems stellte sich heraus, dass nicht der LM358 oder dessen Nicht-rail-to-rail-Fähigkeit Schuld war.

    Der PullUp-Widerstand R35, in der Schaltung mit 15k angegeben, ist bei meinem Lader zu gro√ü. Wenn CHG Low ist, wird Q3 gesperrt. Jetzt sollte R35 in der Lage sein Q4 durchzusteuern, damit U10A/pin2 √ľber R37 auf GND gezogen wird um den Lade-Darlington zu sperren. Mit der im Schaltbild gezeigten Dimensionierung (R35 = 15k) kommt das Gate von Q4 aber nicht ann√§hernd auf 5 V, sondern bleibt bei ca. 2,8 V h√§ngen. In Folge steuert Q4 nicht durch und die Spannung an U10A/pin2 wird nicht weit genug abgesenkt um den Lade-Darlington zu sperren.

    Nach √Ąnderung von R35 von 15k auf 12k schaltet das CHG-Signal den Darlington wieder wie gew√ľnscht.


Besucherzaehler

Besucher seit
25.11.2000

>