Meist subsummiert sich ja das Telemetrie-Thema auf:
- "Ich will wissen, wieviel mein ESC an mAh verbraucht."
- On top max. noch: "Ich will die Batteriespannung wissen."
Hierum spannen sich immer wieder die Diskussionen in den Foren auf, denn es heißt zusätzlich:
- "Ich will keinen Sensor im Batteriestromkreis."
Dazu lässt sich auf der positiven Seite bzgl. eines Geräts wie JLog nur erst einmal feststellen:
- Bisher war es immer hinreichend für die mAh, was man von einem ESC mit Datenausgabe bekommt.
-- Das ist entweder ein Stromwert (JLog kumuliert die mAh selbst daraus und aus der Zeit)
-- oder der ESC kumuliert selbst, liefert mAh
Wenn es grundsätzlich abweicht, dient "ImotShunt" in JLog der statischen Korrektur.
Strom, - die Messmethoden:
A) Widerstand, eingeschleift in die Leitung Batterie-->ESC, sprich, der Spannungsabfall über dem Widerstand ist das Maß für den Stromwert:
- Wenn das tatsächlich ein Messwiderstand ist, dann ist der kalibriert und auch temperaturkompensiert. Vorteil: Es gibt keine weiteren "Äußerlichkeiten", die das Messergebnis beeinflussen können.
- Nachteil: Man muss die Leitung unterbrechen, weitere Steckverbinder sind eine weitere Unwägbarkeit.
- Ein weiterer kleiner Nachteil kann der Kompromiss werden, den der Designer aus Kostengründen gezwungen ist, einzugehen:
-- Es darf nicht viel Spannung abfallen, denn wir wollen ja möglichst jedes Millivolt zum ESC bringen. Außerdem geht es um entstehende Verlustleistung.
--- Die Messauflösung wäre sehr gering, würde man eine entsprechend geringe Spannung direkt mit dem AD-Wandler eines Microcontrollers messen. Darunter leidet auch die Genauigkeit, bei durchschnittlich geringem Strom wirksam.
--- Deshalb braucht es einen Messverstärker vor dem AD-Wandler. Der wiederum, - seine Kalibrierung, Konstanz des Verstärkungsfaktors, Temperaturkompensation, sowie Genauigkeit und "Sauberkeit" von dessen Betriebsspannung, - kann das Messergebnis negativ beeinflussen.
--- Der Messverstärker arbeitet mit zwei differentiellen Eingängen. Die Spannungsverträglichkeit dieser Eingänge gegen Plus und Masse ist ein weiterer Wert (Common Mode Voltage), der dessen Preis bestimmen kann. Der Designer wird daher festlegen, ob der Messwiderstand in die Plus- oder Masseleitung gehört. Ist Letzteres der Fall, und man steckt ihn versehentlich in die Plus-Leitung, dann zerstört es den Messverstärker.
B) Ein Hall-Element, mit fix montiertem Stück Leiter darüber (konfektioniert als Bauelement), wird in die Batterieleitung eingeschleift:
- Das Gute daran ist: Das messende Equipment ist mit dem Stromkreis nicht galvanisch verbunden.
- Der Nachteil, die Leitung unterbrechen zu müssen, besteht hier wie bei A.
- Ein Hall-Element hat grundsätzlich einen Temperaturkoeffizienten. Man könnte ihn kompensieren, aber der Aufwand wird meist als dieser Anwendung nicht angemessen betrachtet.
- Der Hall Effekt beruht auf einem Magnetfeld. Fremdfelder können das Messergebnis etwas beeinflussen: stromdurchflossene Leiter in der Nähe, das Erdmagnetfeld
C) Wieder Hall-Element, aber das Element sitzt im Luftspalt eines Ferrit-Ringkerns (z.B. HiTec C50, C200):
- Vorteil: Leitungsunterbrechung nicht erforderlich. Der Leiter wird einfach durch den Ring gesteckt.
- Temperaturkoeffizient und Einfluss von Fremdmagnetfeldern besteht natürlich wie bei B.
- Das Messergebnis kann im Vergleich zu B noch etwas mehr variieren, weil das Ausrichten des Ringkerns zum Leiter z.T. eine Rolle spielt (möglichst im rechten Winkel).
D) Der ESC misst selbst, liefert nur den Datenwert "Strom":
- Hierbei entsteht natürlich ein weites Feld, abhängig davon, wo und wie der ESC selbst intern misst.
- Generell wissen wir meist nicht, wie er es tut, - und zwar seitens Schaltplan und Software seines Prozessors.
- Grundsätzlich dazu sagen, kann man Folgendes:
-- Kommutierungsfrequenz (--> Polzahl d.Motors) und PWM werden in den meisten Fällen das Messergebnis etwas interferieren.
-- Obiges ist nicht prinzipbedingt, es ist nur oft so, weil es der Designer des ESC hätte anders machen können.
- Nur in seltenen Fällen gibt es Ausreißer mit meßstellenbedingter oder sensorbedingter hoher Ungenauigkeit:
-- Einziger Bekannter in dieser Beziehung ist der JIVE/HeliJIVE: Messwiderstand ist ein Leiterzug auf der Platine, somit unkalibriert und nicht temperaturkompensiert.
-- Das eigentliche Problem ist hier das Messprinzip, weshalb der Ergebnis zunächst mal nur Hausnummern sind.
-- JLog macht aus den Hausnummern verwertbare Strommesswerte, kalibriert nachträglich ("ImotShunt") und macht sogar Temperaturkompensation.
- Wesentlich öfter gibt es positive Ausreißer, z.B. JETI MEZON, Kontronik KOSMIK/JIVEpro.
- Die Stromwerte von ESCs, die im Design des Messens nicht 100%ig sind, bzw. nicht den Anspruch hatten, - unterliegen in bestimmtem Maße dem "Dynamik-Wahnsinn" des Motorstromes, insbesondere, wenn intern auf der Motorseite, nicht der Batterieseite, gemessen wird.
Insgesamt kann man aber feststellen:
- Grundregel: Wer misst, misst Mist.
- "Messen" ist ein relativer Begriff. Alle diese Methoden sind nicht für den Zweck eines hochgenauen Messgeräts implementiert, - sondern als dem Zweck angemessenes Messen.
- Alle Verfahren, A bis D, sind am Ende für unseren Zweck hinreichend, - also geeignet.
- Statische Abweichungen können durch JLog's "ImotShunt" korrigiert werden. Das ist einfach ein Korrekturfaktor auf den Stromwert (bzw. den für mAh), wie vom ESC kommend, - ebenso bei Messung mit direkt an JLog angeschlossenem Stromsensor, was im Augenblick nur ein C200 sein kann.
- Dynamische Messabweichungen, u.U. im ESC entstehend, können dazu führen, dass es einen anderen "ImotShunt" Wert braucht, wenn die Polzahl des Motors sich ändert oder wenn der Verlauf der PWM im Flug sich dramatisch von bisherigen Flügen unterscheidet (Heckschweber-->3D Crack).
- The bottom line is: Es funktioniert trotzdem.
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Man sollte sich auch eines immer vor Augen halten: Eine Lithium-Batterie ist in gewisser Weise ein "fragiles Gebilde". Die Korrelation zwischen geladener Kapazität und entnommener als Integral des Stroms über die Zeit ist nicht fix. Sie wird beeinflusst durch den veränderlichen Innenwiderstand und entsprechende Effekte in der Batterie dadurch. Höhe des Stroms und Temperatur drehen dabei am Rad, denn sie sind die wesentlichen Größen, die den Innenwiderstand zur Wirkung bringen in seiner Dynamik.
Und dann auch, liebe Freunde...
- Bis vor einiger Zeit flogen alle mit einem absoluten Schätzeisen und kamen klar: Timer, obwohl das immer etwas annahm, was eigentlich nie genau eintreffen kann: Dass jeder Flug denselben Energiebedarf zeitigt.
- Nun fliegt man schon länger mit Kontrolle der entnommenen Kapazität, ohne extra Sensor seit JLog(1). Diese Kontrolle ist praxisnaher.
Warum, zum Henker, wendet man nun Erbsenzählerei an, wo sie nicht angebracht ist? Weil 99 != 100 ist, geht schon Geschrei los..
Weder das Messen im Modell noch das Messen durch den Charger sind Referenzgrößen. Dabei hat es der Charger wesentlich leichter als das Messen im Modell, weil hier der Strom eine wahnsinnige Dynamik aufzeigt, die das "fragile Gebilde" Lithium-Batterie seine Weichei-Seite zeigen lässt, seine veränderliche Impedanz und temperaturabhängige Chemie und Impedanz.
Wenn man seinen Kopf für solche "Untersuchungen" schon bemüht, dann bitte doch über die Fähigkeiten und Fertigkeiten, einen Taschenrechner benutzen zu können, hinaus.
Ohne Spannungskontrolle hat man keine vollständige Kontrolle. Die muss auch entsprechend gemacht sein, - nicht so "fickerig" wie beispielsweise mit SPEKTRUM TM1000, sondern auf integrierter Spannung, - hinter einem "Tiefpass", mit "I-Anteil", um es dem FBL-User rüberzubringen.
Weil das hier aber eine Reihenschaltung von Zellen ist, reicht das eigentlich nicht aus über den gesamten Weg der Spannung von voll bis Entladeschluss.
Wie immer, wird dem User etwas suggeriert (ähnlich wie: Loggen im Sender ist super. Bullshit!). Man will ja eigentlich nur verkaufen.. Die Rede ist von dieser billigen, eigentlich ebenso unzureichenden Methode, nun einfach noch die Spannung jeder Zelle zu messen und für Alarmgebung zu bewerten.
Das reicht nicht. Ich muss erkennen können, ob mit einer Zelle gleich etwas passieren kann! Dann nämlich geht deren Innenwiderstand sprunghaft in die Höhe, sie wird in der Reihenschaltung direkt umgepolt. Genauer gesagt, sie ist dann ein viel zu großer Widerstand im Pack. Bei entsprechendem Strom fällt alle Spannung der übrigen Zellen über dieser Zelle ab. Gesamtspannung gleich Null. *)
Diese Zelle könnte sogar Feuer fangen dabei.
Was man also tun muss, ist, die Zellen in ihrem Verhalten unter Last zu beobachten, natürlich anhand der Zellenspannungen. Da man (als Monitor) nicht vollständig über die Natur der Zellen informiert ist (bzw. fehlerhaft durch den User im Falle des Setup eines CVS16), muss man das Spannungsverhalten (Dynamisch!) jeder Zelle auch im Vergleich zu deren Genossen im Pack beobachten, - nicht nur im Sinne von "Balanced".
Das tut genau ein Device am Markt: CVS16. Ich hatte mich lange verweigert, einen "Zellenspannungssensor" zu machen. Ich tat es dann doch, aber unter einer Voraussetzung: Wenn schon, denn schon.. richtig. siehe oben
*) Bei R2 in CH liegen die Trümmer so eines fetten Mikado XXtreme rum. Grund des Rumliegens: HV²BEC hätte versagt. Denkste, es waren zwei neue Packs einer teuren Marke (verrate ich nicht
), in denen einmal eine, in der anderen zwei Zellen echt sauer waren. Kollege User guckte natürlich nicht ein bisschen auf's Charger Display, und so passierte es. Mit einem der beiden Packs war es dann soweit, dass sich eine der Zellen von Mitmacher in Serienwiderstand verwandelte, und zwar urplötzlich und "nicht vorhersehbar". Denkste, mit CVS hätte es keine Tüte gebraucht.