Potentialsproblem bei Elektronikaufbau

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Uija
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#1 Potentialsproblem bei Elektronikaufbau

Beitrag von Uija »

Hey!

Hier rennen ja einige Leute rum, die Erfahrung im E-Technik Bereich haben usw... Folgendes Problem möchte ich lösen und finde keinen Weg:

Ich hab in meinen Stromversorgungs-Koffer für den Platz (2Koffer á 12V60Ah LiFeYPo) jeweils eine Elektronik verbaut, die Spannung und Strom und damit natürlich auch die Kapazität überwacht. Das funktioniert wunderbar. Nun nutze ich die Koffer wie folgt:

In meinem Bus haben wir die linke Seite mit einem Regal versehen. Die Koffer kommen ganz nach unten hinter einander gestellt und gesichert. Ich habe Kabel im Regal verlegt, die ich auf dem Platz verbinde, die aus den dem einen Koffer 12V entnehmen sowie beide Koffer miteinander verbinden um 24V zu liefern. Die Kabel landen oben auf der Abdeckplatte in einer Verteilerbox. An den 24V hängt mein Ladegerät, ab den 12V 2 LED Leisten im Bug, ein 220V Wandler den ich fast nie benutze sowie unsere Kompressorkühlbox.

Soweit ist auch noch alles super. Das funktioniert so seit über einem Jahr. Das einzig doofe ist: Es ist extrem schwierig das Display vom ersten Koffer abzulesen und unmöglich den zweiten Koffer zu erreichen, ohne beide "auszubauen". Darum hab ich folgende Idee: Ich würde gern in die Verteilerbox ein weiteres Arduino mit einem Display bauen, in dem ich die Werte der Koffer ablesen kann.
Ich weiss nur patu nicht wie ich das machen soll, wegen des Potentials in der Masse. Meine erste Idee war einfach I2C implementieren. Der obere Controller pollt die unteren beiden regelmässig und stellt die Werte dar. Das geht aber ja gar nicht, da die Masse des einen Koffers direkt am +Pol des anderen Koffers hängt und ich so gar nicht beide Systeme an den selben I2C Bus klemmen kann.

Bevor ich jetzt anfange, das ganze Kabellos zu planen und für viel zu viel Geld Bluetooth verbaue, wollte ich zumindest mal die erfahrenen User hier fragen, ob sie vielleicht eine Idee haben. Ich möchte die eigentliche Messelektronik nicht in die Verteilerbox wandern lassen, da ich die Koffer regelmässig auch mal alleine verwende, wenn wir "nur" so unterwegs sind für Licht, 220V und Kühlbox, oder auf Plätzen, wo man nicht direkt am Auto laden kann, im Winter in der Halle, wo die 220V Dosen so schlecht verteilt und viel zu wenige sind usw. ;)

Vielen Dank schon mal für euren Input!
LG, Jens

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Uija
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#2 Re: Potentialsproblem bei Elektronikaufbau

Beitrag von Uija »

Hmm, was mir gerade eingefallen ist... Ich bin die ganze Zeit davon ausgegangen, dass beide Koffer Masse für I2C liefern müssen. Das tun sie ja gar nicht.
Mal wieder geht mir das auf den Zeiger, dass ich keine Elektrotechnik gelern habe ... Entschuldigt, wenn ich hier mit falschen Begriffen um mich werfe. Ich hoffe, ihr versteht mich trotzdem.

Ich sprech mal vom unteren und oberen Koffer. Der Untere Koffer ist der, der Masse liefert und dessen +Pol mit dem Masse des oberen verbunden ist.
Der Untere liefert ganz normal, wie gewohnt I2C. Die Signalleitungen sollten ein Potential von 5V haben, die des Microcontrollers. Vom Unteren Koffer gehen 3 Kabel zum "Empfänger":
- Masse
- SCL
- SDA

Beim Oberen Koffer gehen nur SCL und SDA zum "Empfänger":
- SCL
- SDA

Wenn ich das jetzt alles richtig verstanden habe, wie das so funktioniert, dann liegt die Masse des Oberen Koffers (für die entsprechende Elektronik) 12V höher, als die des unteren Koffers.
Ich sollte also ein Potential von 17V auf den beiden Signalleitungen im Bezug auf die Masse des unteren Koffers.

Mit 17V am Eingangsport wird der Controller des Empfängers brutzeln. Kann ich hier nicht einfach einen 12 zu 5 Spannungsteiler auf die "untere" Masse ansetzen und damit das Problem lösen?
LG, Jens

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#3 Re: Potentialsproblem bei Elektronikaufbau

Beitrag von Kupfer »

Bin jetzt nicht 100% sicher ob ich dein Problem richtig erfasst habe (programmieren war nie so meins) aber mein Gedanke dazu:

Du willst beide Packs einzeln messen und das Problem ist, dass du die zweite Masse nicht abgreifen kannst, da in Serie verbunden?
Eine Lösungsmöglichkeit die mir dazu einfällt: Du misst den ersten Pack ganz normal (GND nach +) und beim zweiten misst du die komplette Spannung von beiden
Packs zusammen(GND nach ++) , danach subtrahierst du die Spannung des ersten Packs und schon hast du die Spannung des zweiten.
Weil der Eingang aber keine so hohe Spannung schafft, musst du davor noch einen Spannungsteiler verbauen, wie du ja schon geschrieben hast.

Lg. Jürgen
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#4 Re: Potentialsproblem bei Elektronikaufbau

Beitrag von adrock »

Hi,

Du brauchst Optokoppler. Damit kannst Du Deine Signale potentialfrei "galvanisch" trennen. Leider ist nun I2C nicht unbedingt dafür geplant worden, da es ja ein BUS ist.

Es geht zwar wohl (Google nach "i2c optokoppler"), aber ich finde es relativ umständlich.

Ich kenne den Arduino-Kram nicht, aber wenn er zwei serielle Schnittstellen in Hardware implementieren könnte wäre das am einfachsten. Dann könntest Du für jeden Koffer eine Schnittstelle für die Übertragung der Daten (entkoppelt über Optokoppler) verwenden.

Grüße
Markus

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#5 Re: Potentialsproblem bei Elektronikaufbau

Beitrag von Uija »

Ja, wir haben gestern auf dem Platz auch über Octokoppler sinniert. Das Problem ist, dass I2C Bidirektional ist. Das ist auch das Problem über einfachen Potentialangleich über nen Spannungsteiler.
Es gibt von Phillips und Analog Devices ICs, die im Grunde genau das machen, was ich brauche. Die Trennen die beiden Seiten über Spulen und sind extra für I2C da. Nun muss ich nur gucken, wo ich die herbekomme ;)
LG, Jens

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#6 Re: Potentialsproblem bei Elektronikaufbau

Beitrag von adrock »

...stimmt, sowas gibt es tatsächlich fertig. Cool.

Aber auch schwer zu bekommen. Naja, bei RS findet man einige, z.B. auch von Silicon Si8602 oder auch von AD einige.

Gibt's auch bei Farnell -> HBE-Shop für nichtgewerblich.

Viel Erfolg bei der Suche :-)

Grüße
Markus

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