Ladetechnik => Balancer-Anschlüsse standardisieren

In einem anderen Thread wurde das Thema "Standardisierung" aufgegriffen.

Hier möchte ich einmal vorstellen, wie das Laden von LiPos/LiFePOs etwas vereinfacht werden kann.
Zwei Anwendungen:
- Antweight bzw. Ant-Rockeys
- Beetleweights, Raptoren, Featherweights

Alex hatte sich bereits positiv dazu geäussert, dass wir uns auf einen einheitlichen Lade-Anschluss bzw. zumindest Balancer-Anschluss einigen. Ausschlaggebend für meinen Vorstoß war, dass mich das Gefummel mit dem kleinen Balancer-Stecker am Akku tierisch nervte.
Bei den Ant-Rockeys hatte ich eine Platine, auf der dann sowohl der Ein-/Ausschalter, eine Betriebsanzeige-LED, die Weiterleitung der Spannung zum Fahrtregler und der Ladeanschluss erfolgte. Der Ladeanschluss wurde durch eine 6pin-Buchsenleiste realisiert.

Warum 6 PIns? => Damit es verpolungssicher ist. Bei den Messen konnte jeder die Ant-Rockeys bedienen, musste sich aber auch um's Laden kümmern. Das musste also betriebssicher erfolgen. Einmal falsch eingesteckt, und der Akku ist defekt.

Allerdings hatte sich diese 6Pin-Leiste auf Dauer ebenfalls als ein bißchen "fummelig" zu bedienen erwiesen. Man musste schon genau zielen, um die 6Stift-Leiste in die Buchsen zu zittern. Als Abhilfe dann eine Lösung aus der Datenkommunikation gewählt. Nämlich eine SUB-D-Buchse. Gibt es schon seit Gründung der genormten Steckverbinder und wurde seit dem allerersten PC für die Kommunikation über die RS232-Schnittstelle eingesetzt.

Grundgedanke wieder: Für Ants oder Ant-Rockeys soll alles fix- und fertig auf einer Platine zusammengefasst werden. Kein Drahtknäudel im Bot. Keine Verwechslungen von Steckern usw. . Auch der Aufbau des Bots sollte sich damit schnell realisieren lassen. Also kein mühsames Einkleben des Ein-/Ausschalters, der sich dann im Kampf doch wieder von der Bodenplatte löst, usw....

Herausgekommen ist die Baugruppe "Ant_Loadswitch2":

Bei Ants ist eine Aufteilung der Akkuanschlüsse in "Power" und "Laden" relativ sinnlos. Darum wird über den Balancer-Anschluss des Akkus sowohl geladen, als auch die Power für den Betrieb entnommen.

Auf der Unterseite ist deshalb ein 90°-gewinkelte Stiftleiste, an der der Balancer-Anschluss des Akkus angesteckt wird. Hier muss allerdings einmalig beim Anstecken die Polung beachtet werden.

Grob sieht das dann so aus ("Verteiler-Baugruppe Ant_Loadswitch2", Akku, Fahrtreglerg):

Der Steckanschluss am Akku kann entfernt werden.

Aufgefallen ist vielleicht, dass an der Baugruppe blanke, verzinnte Leiterflächen sind. Die sind deshalb designed worden, damit diese Baugruppe auch in ein Ant-Gehäuse eingelötet werden kann. Das sorgt für Stabilität des Ants (so wie die verklebte Winschutzscheibe in einem PKW) und erleichtert generell die Montage.

So sieht die Einheit dann in einem fertig aufgebauten Ant-Rockey aus:

Ein kleiner Teil der Buchse wurde abgetrennt, um zum Löten besser an die Kante zu kommen.

So ist die Pinbelegung der Buchse. (Hinweis: Die Zählweise der Pins ist bei SUB-D-Buchsen anders als bei Stiftleisten!)

Das gleiche Prinzip habe ich auch bei den größeren Bots verwendet. Allerdings jetzt mit dem Unterschied, dass der (relativ hohe Ladestrom) über separate 4mm-Buchsen eingespeist wird. Die SUB-D-Buchse fungiert hier tatsächlich nur als robuster Adapter zum Anstecken des Balancer-Anschlusses.

Beispiel , hier einer der Beetleweights:

Wie o.g. beschrieben, werden die Ladestrippen (rot und schwarz) direkt über die 4mm-Buchsen angesteckt. Hier fließen dann die Amperes.
Gleichzeitig ist der Plus-Ladeanschluss auch der Anschluss für den Removable-Link. Er wird zwischen rot und gelb gesteckt. "Gelb" ist praktisch die Plus-Leitung zum Fahrtregler.

Wichtig ist, dass der Abstand zwischen gelber und schwarzer Buchse "anders" ist als zwischen roter und gelber Buchse. Damit passt der Removable-Link nicht zwischen Minus und dem Plus-Anschluss des Fahrtreglers.

Zu erkennen: Eine rote LED, die zwischen der gelben und schwarzen Buchse eingelötet ist. Sobald der Link gesteckt ist, ist das der Hinweis, dass der Bot jetzt bestromt ist.

Etwas schwerer zu erkennen: rechts neben der schwarzen Buchse ist ein normaler Kippschalter verbaut. (Roter Bedienhebel). Der hat mit dem Laden des Akkus überhaupt nichts zu tun. Er ist am Empfänger am "Bind-Eingang" angesteckt. Damit kann auf sehr einfache Weise der Bot mit einer anderen Funke verlinkt werden. Vorteil: Bei Fußballturnieren etc. kann jemand anders mit seiner Funke den Bot steuern.

Und das Hauptaugenmerk: Die SUB-D-Buchse für den Balancer-Anschluss.
Mit der Pin-Reihenfolge von 1 bis 5 können also bis zu 4S-Akkus angeschlossen werden. (Mehr habe ich bisher nicht verbaut.) Wer mehr braucht, der muss ganz einfach zwischen Pin 5 und 6 die nächste Zelle anklemmen.

Damit das "Anklemmen" nicht falsch verstanden wird: Am Akku befindet sich immer noch der Original-Steckanschluss. Das Gegenstück wird jetzt über ein paar Drähte zu der SUB-D-Buchse geleitet. Ein schneller Akkuwechsel ist also immer noch möglich, ohne einen Lötkolben zu benötigen.

Auch wenn die meisten Roboter-Erbauer lieber ihr eigenes Süppchen kochen, hier trotzdem mal der lapidare Schaltplan als Empfehlung für kompatible Ladetechniken bei den Ant-Rockeys:

Freut mich, wenn mein "IBF-Ladestandard" u.U. auch von euch übernommen wird.

Quote from Marien

Deshalb würde ich raten die Batterien mit LiPosack im obengezeigten Roboter zu montieren.

Ja, mit dem Laden ist etwas dran. Ich bin bei meiner Ladetankstelle zwar immer ganz behutsam und lade nur mit 120mA, aber trotzdem....
Den LiPo-Pack separat im Bot noch zu verpacken wäre eine gute Idee. Hoffentlich scheitert es nicht an den "Millimetern", den diese Isolierung aufträgt.