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Thema: RP6-Projekt induktive Ladestation

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von inka
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    RP6-Projekt induktive Ladestation

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    hallo,

    es liess mir keine ruhe, und ich hatte noch eine elektrische zahnbürste mit kaputtem accu...

    auseinandergenommen (siehe fotos), provisorisch ein ladegerät aufgebaut und den RP6 über den externen anschluss CHRG und GND geladen. Gemessen habe ich während des ladens die spannung am +BAT (externem) anschluss:

    start mit 6,16V
    4h später 8,00 V

    jetzt, nach 24h laden 8,76V, es geht aber nur noch gaaaannnz langsam weiter...


    evtl. ein paar angaben, damit sich die elektroniker unter uns ein bild über die leistung des ladegeräts machen können:

    - bevor ich ans laden ging, habe ich die leerlaufspannung gemessen (einfach ohne was dran) - 14,2V
    - dann habe ich als verbraucher eine LED mit 220 Ohm vorwiderstand (eigentlich für 9V vorgesehen) angeschlossen, spannung lag bei 5,1V

    ich zitiere hier einfach mal Dirk:
    Das ist natürlich ein sehr interessantes Projekt und macht wohl auch "mehr Sinn" als eine solare Notstromversorgung. Aber: Der Schwierigkeitsgrad der Ladestation ist erheblich höher. Mir schien daher das vorgeschlagene Projekt eher realisierbar.
    Man muss für die Ladestation zwei große Probleme lösen:
    1) Ladestation genau wiederfinden (Art der Sensoren, Speicherkapazität, Leistungsfähigkeit des µCs ...)
    2) Bei einer z.B. induktiven Ladestation genügend Leistung zu übertragen (ab 2,5W aufwärts) und die entsprechende Schaltung (Sender und Empfänger) zu entwickeln
    etwas muss ich noch erwähnen: laden geht nur mit ausgeschaltetem RP6. Selbst wenn das mio-board abgeschaltet ist und KEIN programm läuft, reicht der ladestrom nicht um den accu zu laden und den verbrauch des RP6 zu kompensieren. Evtl. kann man das LCD softwaremäßig abschalten und den robby in "schlaf" versetzen?

    könnten wir mit diesen voraussetzungen anfangen?

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    gruß inka

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Dirk
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    Hi inka,

    du gehst aber ran ...!
    Soweit ich weiß, werden in den Braun-Zahnbürsten 1,2V NiMH Akkus (nur EINER) verbaut, den kann man auch wechseln.
    Bei einer Ladeschlußspannung von 1,5..1,65V und Si-Diode in Reihe braucht man eine Spannung von ca. 2,0..2,2V, um den Akku voll zu laden. Dazu wird man wohl keine Ladeelektronik nehmen (oder ist da auf der Platine was drauf?).

    In jedem Fall ist das zum Laden eines 7,2V Akkus zu wenig Spannung.
    Da wird leider auch zu wenig Leistung übertragen:
    Liegt die Spannung an einer LED mit 220 Ohm Vorwiderstand bei 5,1V, dann schafft die Empfängerspule einen Strom von ca. 15mA,- bei 5,1V wäre das eine Leistung von knapp 0,08W.
    Brauchen würden wir mindestens die 30-fache Leistung (2,5W) für eine Ladung über viele Stunden (10..14), für eine "Schnellladung" in nur wenigen Stunden brauchen wir sogar noch wesentlich mehr Leistung.

    Ein weiteres Problem wäre, dass man eine sehr enge und genaue Kopplung der Sender- und Empfängerspule braucht. Bei den Zahnbürsten taucht die Senderspule ja in die Empfängerspule ein (kleiner "Huckel", auf den die Zahnbürste gestellt wird). So nah und so genau müßte dann der Roboter an den Sender heranfahren. Wird schwierig ...
    Gruß
    Dirk

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von inka
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    Hi Dirk,

    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Soweit ich weiß, werden in den Braun-Zahnbürsten 1,2V NiMH Akkus (nur EINER) verbaut, den kann man auch wechseln.
    ich kann dein wissen nur teilweise bestätigen: ein akku, nicht auswechselbar, weder in den 6 jahre alten, noch in der, die ich mir vor 4 wochen gekauft habe, die dinger sind verklebt...

    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Bei einer Ladeschlußspannung von 1,5..1,65V und Si-Diode in Reihe braucht man eine Spannung von ca. 2,0..2,2V, um den Akku voll zu laden. Dazu wird man wohl keine Ladeelektronik nehmen (oder ist da auf der Platine was drauf?).
    ja, da sind smd bauteile drauf, nicht viele, aber immerhin...

    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    In jedem Fall ist das zum Laden eines 7,2V Akkus zu wenig Spannung. Da wird leider auch zu wenig Leistung übertragen: Liegt die Spannung an einer LED mit 220 Ohm Vorwiderstand bei 5,1V, dann schafft die Empfängerspule einen Strom von ca. 15mA,- bei 5,1V wäre das eine Leistung von knapp 0,08W.
    Brauchen würden wir mindestens die 30-fache Leistung (2,5W) für eine Ladung über viele Stunden (10..14), für eine "Schnellladung" in nur wenigen Stunden brauchen wir sogar noch wesentlich mehr Leistung.
    gibt es ausser dieser berechnungen eine erklärung für meine ausführungen über die dauer des ladens und die erreichte akkuspannung? Jetzt hat der akku 8,7V!

    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Ein weiteres Problem wäre, dass man eine sehr enge und genaue Kopplung der Sender- und Empfängerspule braucht. Bei den Zahnbürsten taucht die Senderspule ja in die Empfängerspule ein (kleiner "Huckel", auf den die Zahnbürste gestellt wird). So nah und so genau müßte dann der Roboter an den Sender heranfahren. Wird schwierig ...
    hier stimme ich mit dir völlig überein und hoffe auf deine hilfe. Du musst ja nicht sofort deine zanhbürste schrotten, hilfe bei der theorie und software sind völlig ausreichend

    die zentrierung scheint aber unkritisch zu sein. Ich hatte zeitweise nur die spule auf dem dorn des netzteiles, es wurde geladen, völlig egal wie die spule drauflag. Ich nehme an, der "huckel" dient eher dem mechanischen ausrichten der zahnbürste auf dem halter, damit es schön ordentlich aussieht...

    zu dem rangehen: ich hatte schon recht früh in meinem berufsleben das gefühl dafür ob etwas "geht", oder nicht. Allerdings betraf es mehr die feinmechanische seite, mit ein wenig elektronik gepaart. Das gefühl dafür, was in software "geht" - geht mir völlig ab. Wie man unschwer in dem thread mit den beiden gyro_demos erkennen kann. Es fehlt, wie gesagt. Noch...
    Geändert von inka (08.09.2013 um 19:57 Uhr)
    gruß inka

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Dirk
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    Ok, ich sehe, du willst das anpacken.
    da sind smd bauteile drauf, nicht viele, aber immerhin...
    Ok, doch eine kleine Ladeschaltung?

    Die kannst du aber eh vergessen:
    Mach doch mal die Spule von der Platine los und mach ein paar Messungen:
    1) Leerlaufspannung (AC)
    2) Kurzschlußstrom (AC)
    3) Spannungen (AC) an 1 kOhm, 470 Ohm, 220 Ohm, 100 Ohm, 47 Ohm, 22 Ohm, 10 Ohm.
    4) Frequenz

    gibt es ausser dieser berechnungen eine erklärung für meine ausführungen über die dauer des ladens und die erreichte akkuspannung? Jetzt hat der akku 8,7V!
    Bei einer recht hohen Leerlaufspannung (14,2V?) kann die Akkuspannung schon ganz gut hoch gezogen werden, auch bei niedrigem Ladestrom. Leider sagt das wenig aus über den Ladezustand des Akkus: Der ist abhängig von einem ausreichend hohen Ladestrom (0,1 C) über eine definierte Zeit (14h). Wenn das gewährleistet ist, steigt die Akkuspannung am Ende auf die Ladeendspannung (ca. 1,5..1,65V pro Zelle) an. Mit einem Ladestrom von 15mA würdest du die Ladeendspannung wohl nie erreichen,- möglicherweise kann man gerade die Selbstentladung kompensieren.

    Du musst ja nicht sofort deine zanhbürste schrotten, hilfe bei der theorie und software sind völlig ausreichend
    Gut, die brauche ich auch noch.
    Hast du überlegt, noch eine andere Option zu prüfen: Es gibt ja z.B. auch die induktiven Lader für Smartphones. In der Bucht gibt's die schon ab 30€. Vielleicht übertragen die eine etwas höhere Leistung!?
    Interessieren würde mich auch die Ladestation eines Roboter-Staubsaugers, die wäre sicher geeignet für unsere Zwecke. Wenn bei dir zuhause einer rumfährt: Ladestation und Empfängerspule ausbauen und messen, was der so bringt!
    Gruß
    Dirk

  5. #5
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    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Hast du überlegt, noch eine andere Option zu prüfen: Es gibt ja z.B. auch die induktiven Lader für Smartphones. In der Bucht gibt's die schon ab 30€. Vielleicht übertragen die eine etwas höhere Leistung!?
    Das ist ein ganz anderes Konzept. Der "Zahnbürstenlader" ist einfach ein "schlechter" 50 Hz Netztrafo. "Schlecht", weil er einen großen Luftpalt hat. Die wirklichen induktiven Lader arbeiten mit 50 bis 100 kHz. Ein Induktionsherd überträgt so leicht 1kW durch eine Glasplatte. 2,5W sind kein wirkliches Problem, die Schaltung ist aber anspruchsvoll.

    Bei Propellerclocks wird das Prinzip gern zur Energieübertragung eingesetzt.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  6. #6
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    Hi,

    ich hatte irgend wann mal eine Ladestation gebaut. An einen Servo war ein Gestell so wie ein Katapult. Die beiden Stangen war leicht biegsam, daran dann die Kabel für die Ladung. Das Teil wurde abgesenkt und los ging es in die Ladestation. Diese bestand aus eine Kiste, wo die Seitenteile in V- Form angordnet waren. Strom gab es vom Ladegerät an 2 aufgeklebte Kupferplatten. Was da geflossen ist weiß ich nicht. Nach Kontakt leuchtete die LED die mir sagte das geladen wird. Soweit funktionierte das also.
    Mein Problem war das nur Laden oder Betrieb möglich war. Ich musste also umschalten bzw. ausschalten wenn er drin war und das wichtigste, die Ladestation musste erst einmal gefunden werden, woran ich scheiterte.
    Gruß TrainMen

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von inka
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    Hi Dirk,
    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Ok, doch eine kleine Ladeschaltung? Die kannst du aber eh vergessen
    wahrscheinlich sehe ich die problematik des akkuladens viel zu vereinfacht, mir würde es fürs erste genügen, dass der akku auf die volle spannung (ich schreibe absichtlich nicht "ladung", denn das wäre vermutlich falsch) geladen wurde. Ob er nun zu 80% oder 99% geladen ist, interessiert mich in erster näherung nur wenig...

    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Mach doch mal die Spule von der Platine los und mach ein paar Messungen:
    1) Leerlaufspannung (AC)
    2) Kurzschlußstrom (AC)
    3) Spannungen (AC) an 1 kOhm, 470 Ohm, 220 Ohm, 100 Ohm, 47 Ohm, 22 Ohm, 10 Ohm.
    4) Frequenz
    da ich die spule für den aufbau ohnehin von der platine trennen muss, mache ich die messungen dann. Wie messe ich eigentlich die frequenz?


    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Bei einer recht hohen Leerlaufspannung (14,2V?) kann die Akkuspannung schon ganz gut hoch gezogen werden, auch bei niedrigem Ladestrom. Leider sagt das wenig aus über den Ladezustand des Akkus: Der ist abhängig von einem ausreichend hohen Ladestrom (0,1 C) über eine definierte Zeit (14h). Wenn das gewährleistet ist, steigt die Akkuspannung am Ende auf die Ladeendspannung (ca. 1,5..1,65V pro Zelle) an. Mit einem Ladestrom von 15mA würdest du die Ladeendspannung wohl nie erreichen,- möglicherweise kann man gerade die Selbstentladung kompensieren.
    nun, es war schon ein "bischen" mehr..., ansonsten siehe oben. Ich möchte jetzt nicht ein neues induktives ladegerät erfinden - da ist Braun sicher die bessere adresse, ich möchte das verwenden, was anscheinend funktioniert - (zu 80%?)...


    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Hast du überlegt, noch eine andere Option zu prüfen: Es gibt ja z.B. auch die induktiven Lader für Smartphones. In der Bucht gibt's die schon ab 30€. Vielleicht übertragen die eine etwas höhere Leistung!?
    siehe bilder, funktioniert sogar so wie es da dargestellt ist, nur langsammer...
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    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    Interessieren würde mich auch die Ladestation eines Roboter-Staubsaugers, die wäre sicher geeignet für unsere Zwecke. Wenn bei dir zuhause einer rumfährt: Ladestation und Empfängerspule ausbauen und messen, was der so bringt!
    die anschaffung ist nicht geplant. Wir sind beide rentner und haben zeit!


    ich habe nach einer möglichkeit gesucht um den bordakku relativ schnell wieder leerzubekommen, dazu wollte ich den servo-demo-code verwenden:

    Code:
    // Uncommented Version of RP6ControlServo.c
    // written by Dirk
    // ------------------------------------------------------------------------------------------
    
    #include "RP6ControlServoLib.h"
    //#include "RP6Control_MultiIOLib.h"
    uint16_t pos = 0;
    
    int main(void)
    {  
        initRP6Control();
        multiio_init();
        initLCD();
    
        showScreenLCD("################", "################");
        mSleep(1500);
        showScreenLCD("<<RP6  Control>>", "<<LC - DISPLAY>>");
        mSleep(2500); 
        showScreenLCD(" Servo - Test 1 ", "  Version 1.00  ");
        mSleep(2500);
        clearLCD();
    
        setLEDs(0b111111);
        mSleep(500);
        setLEDs(0b000000);
    
        
        initSERVO(SERVO1 | SERVO2);
    
        startStopwatch2();
        
        while(true)  
        {
    
            if (getStopwatch2() > 48) {
                servo1_position = pos;
                servo2_position = pos;
                setCursorPosLCD(0, 0);
                writeStringLCD_P("Servopos.: ");
                writeIntegerLCD(pos, DEC);
                writeStringLCD_P("   ");
    
                pos++;
                if (pos > RIGHT_TOUCH) {pos = 0;}
                setStopwatch2(0);
            }
    
            task_SERVO();
    
            mSleep(3);
        }
        return 0;
    }
    - die zeile #include "RP6Control_MultiIOLib.h" ist auskommentiert, weil die *.c im makefile ist, und beide einträge bringen fehlermeldung beim kompilieren
    - ergänzt habe ich um " multiio_init();"
    - der jumper an "J-servos-on" ist drauf, spannung am servo-steckfeld der MIO liegt an.

    der piepser der M-IO piepst, die servopos wird im display angezeigt, der servo rührt sich aber nicht. Könntest Du bitte drüberschauen warum?
    Geändert von inka (09.09.2013 um 16:16 Uhr)
    gruß inka

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Dirk
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    @inka:
    ...mir würde es fürs erste genügen, dass der akku auf die volle spannung (ich schreibe absichtlich nicht "ladung", denn das wäre vermutlich falsch) geladen wurde. Ob er nun zu 80% oder 99% geladen ist, interessiert mich in erster näherung nur wenig...
    Hinweis: Auf (fast) volle Spannung (8,7..8,8V) kommt der Akku schon sehr schnell am Anfang der Ladung. Wir reden also hier nicht über 80 oder 99%, sondern vielleicht über 10..30%.
    Klartext: Die erreichte Spannung sagt (fast) nichts aus über den Ladezustand.

    Ich möchte jetzt nicht ein neues induktives ladegerät erfinden - da ist Braun sicher die bessere adresse, ich möchte das verwenden, was anscheinend funktioniert - (zu 80%?)...
    Nein, leider wird die Zahnbürstenladung nicht zur RP6-Akku Ladung funktionieren. Gründe habe ich geschrieben. Sorry!

    siehe bilder, funktioniert sogar so wie es da dargestellt ist, nur langsammer...
    Ja, solche induktive Ladestation meinte ich,- allerdings NICHT mit der Empfängerspule aus der Zahnbürste, sondern mit der aus der Palm-Rückwand oder dem Palm-Akku. Die dürfte dann optimal angepaßt sein. Also: Palm demontieren!

    Könntest Du bitte drüberschauen warum?
    Wenn die Servoansteuerung direkt an der M32 klappt, müßte das auch am Servo-Stecker der MultiIO klappen. Beschreib bitte, wo das Servo angeschlossen ist und womit der Wannenstecker ServoM32 der MultiIO verbunden ist.
    Gruß
    Dirk

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von inka
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    @Dirk:
    Zitat Zitat von Dirk Beitrag anzeigen
    @inka:Wenn die Servoansteuerung direkt an der M32 klappt, müßte das auch am Servo-Stecker der MultiIO klappen. Beschreib bitte, wo das Servo angeschlossen ist und womit der Wannenstecker ServoM32 der MultiIO verbunden ist.
    der servo ist an dem 8x3 pinn-feld in der nähe der beiden L7805 an der kürzeren "wagerechten" kante der mio-platine, (an den letzten drei kontakten vom L7805 gezählt) angeschlossen, wird dort auch beim ausführen der "RP6Control_MultiIO_01.hex" (die nach neukompilierung wieder geht) angesprochen und läuft...

    der wannenstecker neben dem anderen pinn-feld ist und war nicht mit der M32 verbunden,,,
    gruß inka

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Dirk
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    @inka:
    Mit der Servo Lib für die M32 steuert man ja die Servos mit der M32. Die MultiIO hat NICHTS mit der Servoansteuerung zu tun, wenn du die M32 Servo Lib benutzt.

    D.h.: Die Servos müssen an die 3x8 Servo-Pins neben dem Buzzer angeschlossen werden. Der Wannenstecker I/O der M32 muss mit dem Wannenstecker "ServoM32" der MultiIO verbunden werden.
    Gruß
    Dirk

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