Also... Vorneweg: Ich weiß es nicht.
..Das wird jetzt etwas viel Text, sorry..
mAh sind ja zunächst mal nichts weiter als der Strom, der dem Akku entnommen wird, über die Zeit. Man addiert die Meßwerte je Zeitpunkt auf und teilt durch die verstrichene Zeit.
Allerdings.., JLog "misst" ja nicht.
Messen tut der JIVE, aber auch nicht wirklich, jedenfalls misst er NICHT den Strom, der dem Akku entnommen wird.
Der Akkustrom setzt sich aus 3 Elementen zusammen:
- Motorstrom
- Primärstrom des BEC
- Ruhestrom des JIVE
Der Ruhestrom ist relativer Peanuts und der BEC-Primärstrom ist auch deutlich geringer als der Motorstrom, im Allgemeinen. Je geringer die Akkuspannung, desto höher der Primärstrom des BEC.
Allerdings misst der JIVE weder den Ruhestrom noch den Primärstrom des BEC, er misst nur den Sekundärstrom (Ausgangsstrom), und das relativ fehlerbehaftet. Der Shunt dafür im JIVE ist weder kalibriert noch temperaturkompensiert, obwohl er einen ziemlich deutlichen TK hat. JLog führt keine nachträgliche Temperaturkompensation für den BEC-Stromshunt durch, wie er es für den Motorstromshunt tut (versucht).
Der Rest der Ermittlung dieser beiden effektiven Primärströme, wie sie vermutlich dem Akku entnommen werden, beruht auf einer Modellrechnung, die wiederum auf Mess- und Erfahrungswerten über eine Reihe JIVEs beruht. Variablen der Modellrechnung sind neben dem Ausgangsstrom im Wesentlichen das Spannungsverhältnis Eingang zu Ausgang und der Wirkungsgrad in seiner Abhängigkeit von Temperatur und Niveau der Eingangsspannung. Kalibriert wird gar nicht, kann nicht, es gibt kein Kalibrierungsnormal. Ergo verbleibt eine ziemliche Streuung über die Exemplare der JIVEs. Hauptgrund neben anderen ist, dass die Shunts keine Bauelemente "Shunt" sind, sondern ein Stück Leiterbahn auf einer Platine. Die Schichtdicke des Leitermaterials schwankt aber über die Chargen.
Der einzige Strom, der quasi als Primärstrom im JIVE gemessen wird, auf dieselbe unkalibrierte und nicht temperaturkompensierte Weise, ist der Motorstrom. Er macht gleichzeitig den Löwenanteil des Primärstromes und somit der mAh aus. Trotzdem gilt das Prinzip des Wunders der Summation, was vor allem den Primärstrom des BEC betrifft, Fehler summieren sich, und manchmal in dieselbe Richtung.
Der Motorstrom wird vom JIVE so gemessen, dass sich die das Messergebnis verfälschenden "Interferenzen" leider maximieren. Der Stromfluss hat keinerlei Kontinuität der Art, wie man sie zwischen JIVE und Akku misst, das Umpolen der Motorwicklungen (Kommutierung) und das sich ständig verändernde Tastverhältnis der Motor-PWM (-> Drehzahl), die veränderliche PWM-Frequenz und die Sample Time des A/D-Wandlers, der den Spannungsabfall am Shunt misst, interferieren derart, dass der gemessene Rohstrom weitab dessen ist, was die Realität am Akku darstellt, es ähnelt mehr Lottozahlen.
Der Shunt befindet sich in der Sammelschiene der Wicklungen (FET-Brücken) gegen Masse.
Der Innenwiderstand des Akkus aus Sicht des Stellers wird wesentlich durch die Low-ESR-Elkos in seinem Spannungseingang beeinflusst. Die Strommessung erfolgt hinter diesen, man misst die deutlich höheren, wenn auch realen Peaks, wie man sie zwischen JIVE und Akku gar nicht sieht. Aber hier kommt uns zum Glück entgegen, dass das Ermitteln der mAh selbst ein gigantischer Integrator ist.
Alles wäre wesentlich einfacher, würde man den Spannungsabfall am Motorshunt wenigstens per Hardware integrieren (glätten), bevor er per A/D-Wandlung gemessen wird. Viel besser wäre, gleich am Spannungseingang des ESC zu messen, dadurch den Primärstrom in Summe zu haben. Die Strommessung in einem Castle Creations ESC wird vermutlich genau so gemacht, und wenn ich mir die Logs des KOSMIK anschaue (der hat 3 Motorstrom-Shunts, auch "innen liegend"), dann wird da offenbar integriert vor Messung.
Jedenfalls ist das Umrechnen des gemessenen Motorstroms aus dem JIVE schon ein aufwändiges Ding.
Es hatte sich gleich zu Anfang der Entwicklung gezeigt, dass es offenbar auch eine gewisse Abhängigkeit vom Motortyp geben kann. Genaue Zusammenhänge konnten nie quantifiziert werden, das Data Processing des Motorstroms im JLog berücksichtigt lediglich, ob es sich um einen 2-Poler handelt. Der Rest der Berechnung ist im Wesentlichen geführt durch den momentanen PWM-Wert, der aus 16 teilweise überlappenden Quadranten die Berechnung auswählt, Exponentialfunktionen höherer Ordnung und so'n Schmutz. Diese Formeln, die Quadranten, befinden sich in mehreren Ebenen übereinander, es gibt also auch so was wie Hyperquadranten.
Nun kommt on top, dass die Zeitpunkte der Messung anhand der Time Stamps im Datenprotokoll des JIVE genommen werden. Die zeitlichen Ticks (Messzeitpunkte) kommen aber nicht äqidistant, wenn Prozessor #1 im JIVE zu tun hat mit Kommutierung, kann es teilweise richtige Lücken geben, bis zu 700ms wurden beobachtet. Zu viele zu große Distanzen wirken definitiv auf die Genauigkeit der mAh-Ermittlung.
Soviel zur Funktionsweise und ihrer schwierigen Basis..
Ich vermute diese Abweichungen aus zwei Quellen stammend:
1. Die oben angesprochene, in evtl. Gesetzmäßigkeiten aber unbekannte Restabhängigkeit der Motorstromberechnung vom Motortyp, von irgendwelchen
Eigenschaften des Motors. Siehe unten die Kurven von 3 verschiedenen Motoren, den Strom, den der JIVE maß, den von JLog umgerechneten und dazu den "echten", wie ihn ein Unilog als Gesamtprimärstrom zwischen JIVE und Akku maß. -- Eines kommt ganz klar zutage: Unterschiedliche Motoren ergeben in ihrer Natur ganz unterschiedliche "Lottozahlen" der Messung durch den JIVE. Freundlicherweise kommt aber auch heraus, dass JLog damit im Wesentlichen umgehen kann. -- Es bleibt aber die Vermutung, dass Restfehler bei bestimmten Motoren verbleiben können, die sich vor allem dann auf die mAh auswirken, wenn man sich lange in dem im speziellen Fall kritischen Bereich der PWM aufhält.
--> Die Kurven stammen noch vom frühen JLog1, da hieß der noch "KLog", und es waren nur 7 Quadranten der Motorstromumrechnung. Später, mit JLog2, wurde das Data Processing noch mal genauer gemacht, es ging auf besagte 16 Quadranten und wurde dadurch vor allem in den Randbereichen unten (kleine PWM) und oben genauer, Letzteres mit der größeren Wirkung auf mAh, natürlich. JLog1 bekam dann mit dem Firmwarerelease 2.8 dasselbe Verfahren im Update.
2. Die Temperaturkompensation. Diese erfolgt ja nachträglich im JLog auf den durch den JIVE gemessenen Rohstrom (dort, wo auch die nachträgliche "Kalibrierung" greift ("ImotShunt")). Der TK des Shuntmaterials wurde empirisch ermittelt. Allerdings gibt es keine Messtelle im JIVE, die die Temperatur des Shunts bestimmt. Stattdessen ist die Führungstemperatur der TK eine Hochrechnung mit tFET und tBEC als Quellen.
Die "Referenztemperatur" ist 35°C, erst oberhalb 35°C wird etwas getan, also im Bereich 35..100°C, das Zentrum der Kompensation ist also 35 + (100-35)/2 = 77°C, 32°C up und down. Je näher und je länger sich die Temperatur des JIVE um diese Zentrumstemperatur aufhält, je genauer kann die nachträgliche TK arbeiten.
--> Das heisst dann im Umkehrschluss: Die TK arbeitet nicht/schlecht, kann sogar ungünstig auf das Messergebnis wirken, da ImotShunt auf ihr aufsetzt, und was sich erst in den mAh bemerkbar macht, je tiefer die durchlaufene Temperatur-Range angegangen wird. Oder, anders formuliert: Die TK wurde mehr für die "Saison" gemacht, wenn es wärmer ist, als für tiefe Außentemperaturen, also tiefe Starttemperaturen des JIVE. Das war meine Management-Entscheidung. Aber einen Tod muss man sterben, - und die TK ist insgesamt eine gute Sache, ganz deutlich. Ohne sie, vorher, gab's das Gegenteil, Abweichungen bei sehr heißem JIVE.
Das heisst auch, dass ein bei mittleren Außentemperaturen sehr kalt geflogener JIVE, Luller-Mode, mehr Fehler auf die mAh einbringen wird.
Summasummarum, Stephan: Es bedürfte ausgiebiger Messreihen mit den unterschiedlichsten Motoren unter realen Wechsellastbedingungen, um hier evtl. noch einen Ansatz finden zu können, der solche vermuteten gelegentlichen Motorabhängigkeiten eliminieren könnte. Das müsste so laufen, dass viele Piloten ihren JLog im LOGmode 8 aufzeichnen lassen und mir ihre Logs unter Angabe der konkreten Ausgangsbedingungen und Setups zukommen lassen. Danach müsste ich mich wochenlang damit systematisch verarbeitend verlustieren. LOGmode 8 lässt zwar Telemetrie und Alarmsystem weiterhin funktionieren, zeichnet aber die binären Daten des JIVE auf, macht kein Log im OpenFormat für LogView oder DataExplorer. Wenn die Probanden jetzt noch erwarten würden, dass ich ihnen nach Konvertierung ihre OpenFormat-Logs jeweils zurückschicke, wäre der Aufwand noch höher. Im Augenblick jedenfalls hätte ich gar keine Zeit dafür, zumal das Ergebnis echt in den Sternen steht.
Ein Workaround wäre, in solchen Fällen mit unterschiedlichen ImotShunt zu fliegen, also unterschiedliche JLog-Konfigurationen (CONFIG.txt) je Drehzahlband, PWM-Band, um genauer zu sein.
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Das vierte Bild unten stammt von der 16-Quadranten-Ausführung, also JLog2, zeigt die zwei Stromkurven über das komplette PWM-Band, JLog und außen gemessen. Inzwischen hatte ich den Motortester SAC gebaut, der machte es einfacher als ursprünglich mit JLog1/KLog, da er beides in Einem darstellt, externe Strommessung (zw. JIVE und Akku) und virtueller JLog (in Software), der JIVE konnektiert direkt SAC. Damit landet beides in einem Log, via LiveStream auch zum Entstehungszeitpunkt darstellbar. Ich finde jetzt gerade keine weiteren Bildchen in meinem Tohuwabohu, ich glaube jedenfalls, das Bild stammt nicht von der finalen Version. Motor war ein Minipyro an einer Wirbelstrombremse.
Die mAh sind leider der Prüfstein der Strommessung, da sie jeden Fehler schonungslos aufsummieren, der naturgemäß teilweise (wg. des Ibec-Shunts) ungenau hochgerechnete BEC-Strom gibt die Würze on top. Sebastian war daher damals (JLog1) dagegen, mAh auszuspucken. Aber andererseits konnten wir beide nicht ahnen, wie wichtig es Euch sein würde. Wenn ich mir "leidvolle" Berichte über Abweichungen anderer Systeme so anlese in den Foren, kann ich nur grinsen: Wenn die wüssten, mit wieviel schlechteren Ausgangsbedingungen JLog das macht.
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Inzwischen gibt's die mAh-Ermittlung noch dreimal auf anderer Basis:
- mit Castle Creations: Sollte der ESC einen BEC haben, sehen wir leider den BEC-Strom nicht. Außerdem werden wir sehr ungenau sein, falls jemand im Bereich bis 10A rumlullert.
- mit Stromsensor HiTec C200 (Hall Core)
- mit mAh-Anteil seitens BEC in Form des HV²BEC, Motorstrom vom JIVE, bisher keine Kombination mit CC oder C200
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