Jumping Jack Flash weblog

Collegamento di un CellLog8S/8m ad Arduino o a ESP8266

Posted in auto elettriche, batterie, hardware, scooter elettrici by jumpjack on 2 gennaio 2017

L’utente pa.hioficr sul forum https://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=14&t=20142 ha scoperto che è possibile leggere in tempo reale i dati di log di un CellLog (sia 8S con memoria che 8S senza memoria) semplicemente “agganciandosi” al pin TX dell’Atmel montato sul CellLog.

Questo significa che invece di spendere 40-50 euro per comprare un CellLog8S con memoria e infilarlo nel sottosella per poi aspettare di arrivare a casa per scaricare i dati letti, è in linea di principio possibile collegare al CellLog8M da 15 euro un ESP8266 da 8 euro che tramite Wifi invia dati a uno smartphone che li mostra in tempo reale sullo schermo durante la marcia; probabilmente è anche possibile scrivere un SW che legge i dati da più di un celllog contemporaneamente, sfruttando l’emulatore di porte seriali.

Questo è lo schema elettrico originale dell’autore:

celllog-000

 

Questa è una sua successiva modifica per implementare anche avvio del logging e reset del CellLog:

celllog-001

Di seguito la spiegazione del funzionamento che ho dedotto io dallo schema, inserita anche nella seconda edizione del mio libro “Guida alla costruzione di una batteria al litio per mezzi elettrici”, di imminente pubblicazione:

 

8.1.2. Materiale occorrente
Q1 = 2n3906 o altro PNP
R1 = R4 = R6 = R7 = 220 ohm
R2 = R5 = 330 ohm
R3 = 4700 ohm
U1 = U2 = optocoupler/fotoaccoppiatore a 2 canali, 5V, 8 pin, uscita a fototransistor di tipo NPN (es. Vishay ILD615, Fairchild MCT61, Isocom ISP827,… )
8.1.3. Spiegazione del funzionamento
Il circuito può essere suddiviso in 4 parti: le prime due ricevono dati dal CellLog tramite il primo fotoaccoppiatore e li inviano al microcontrollore esterno; le altre due ricevono invece dati dal microcontrollore e li inviano al CellLog tramite il secondo fotoaccoppiatore.
8.1.3.1. Rilevamento accensione
In Figura 127 è riportata la parte dedicata al rilevamento dell’accensione; notare che nella figura il transistor è stato capovolto rispetto allo schema originale reperito su internet, per renderlo coerente con la notazione standard di avere la corrente che scorre dall’alto verso il basso; inoltre lo schema è stato semplificato e ripulito, per facilitarne la comprensione, lasciando però inalterati i collegamenti e i componenti.
Il microcontrollore (MCU) è programmato per leggere sul pin MCU_CL8.1_DETECT lo stato del CellLog: quando il pin è “basso” (0V), vuol dire che il CellLog è acceso; normalmente questo pin è invece a 5V perché connesso all’alimentazione dell’MCU tramite R5 (che serve a limitare a 15mA la corrente Collettore-Emettitore quando il transistor è in conduzione); quando però il CellLog viene acceso, i suoi 5V arrivano, tramite la resistenza R4 (che limita la corrente a 23 mA) sul pin 4, e mettono in conduzione il fotodiodo 3-4, che mette a sua volta in conduzione il fototransistor 5-6, che mette a massa il pin MCU_CL8.1_DETECT.
celllog-002
Figura 127 – Rilevamento accensione
8.1.3.2. Lettura dati
Dobbiamo far “riflettere” sul piedino RX del microcontrollore esterno lo stato del pin TX del CellLog, tramite il fotoaccoppiatore; per farlo, usiamo il pin TX del CellLog per controllare la base di un transistor collegato all’ingresso del fotoaccoppiatore; il transistor serve a far sì che basti prelevare dal CellLog una piccolissima corrente (1 mA grazie a R3 da 4300 ohm) per attivare il fotodiodo, che richiede invece alcune decine di mA; in pratica è un transistor di disaccoppiamento, che cioè rende indipendenti gli assorbimenti di corrente di CellLog e fotoaccoppiatore.
celllog-003
Figura 128 – Circuito TX-RX con transistor PNP o NPN
Il progettista ha scelto di usare un transistor di tipo PNP, che viene acceso da una tensione di base negativa rispetto all’emettitore; l’emettitore va quindi collegato stabilmente alla tensione di alimentazione 5V, in modo che il transistor entri in conduzione quando TX va a 0V. Quando questo accade, succederà quanto segue, in sequenza:
1. Q1 si accenderà
2. Passerà una corrente nel fotodiodo 1-2
3. Si accenderà il fototransistor 7-8
Dobbiamo ora fare in modo che tutto ciò risulti in una tensione di 0V sul piedino RX del microcontrollore esterno, corrispondente al piedino 8 del primo fotoaccoppiatore, che è il collettore del fototransistor di uscita; per farlo, dobbiamo fare in modo che il piedino 8 si trovi normalmente a 5V, e venga portato a 0V solo quando si accende il fototransistor 7-8; bisogna quindi tenere il pin 8 costantemente collegato ai 5V del microcontrollore esterno, e il pin 7 alla sua massa; in questo modo, l’accensione del fototransistor 7-8, che avviene quando TX del CellLog va a 0, collegherà il pin 8 a massa tramite il 7, cioè metterà RX del microcontrollore esrerno a 0, riflettendo così esattamente lo stato del pin TX del CellLog.
Se non dovessimo avere disponibile un transistor PNP ma solo un NPN, occorrerà invertire la logica del circuito.
8.1.3.3. Reset
Il “cervello” del CellLog, un microcontrollore ATMEL, è dotato di un piedino di reset, che possiamo controllare tramite il nostro microcontrollore esterno; per farlo, al pin di reset colleghiamo il collettore del fototransistor 5-6 del secondo fotoaccoppiatore (pin 5); controlliamo questo fototransistor tramite il rispettivo fotodiodo 3-4, collegato al pin MCU_CL8.1_RESET del nostro microcontrollore esterno; basterà quindi mettere alto questo pin per mettere in conduzione il fotodiodo e il fototransistor e quindi resettare il CellLog.
celllog-005
8.1.3.4. Avvio log
Per far partire il logging è necessario premere per 3 secondi il pulsante 2 del CellLog (SW2); possiamo farlo fare al nostro microcontrollore esterno collegando l’interruttore in parallelo a un’uscita del secondo fotoaccoppiatore: quando sull’ingresso ci sarà una tensione di 5V (impostata via software), il fototransistor di uscita entrerà in conduzione chiudendo l’interruttore e avviando così il logging.

celllog-004

Diario Elettrico Ecojumbo – puntata 2 – 6 agosto 2014 – Log completo batterie al litio

Posted in auto elettriche, Diario elettrico Ecojumbo 5000, scooter elettrici by jumpjack on 6 agosto 2014

Grafici batteria al litio 20S1P Headway 40152 per percorso completo 8+8 km casa-lavoro-casa, partendo da batteria appena scollegata dal CB:

Prime 8 celle, andata
8celle-andata

Celle 9-10, andata:

8celle2-andata

Celle 1-8, ritorno:
8celle-ritorno

Celle 9-10, ritorno:
8celle2-ritorno

Si nota come all’inizio le celle siano in “sovratensione da appena caricate”, cioè a 3,6V invece dei 3,4 a cui poi si stabilizzano, per cui da quel valore scendono rapidamente, mentre a ritorno, quando si sono stabilizzate per 8 ore, la discesa è molto più piatta:

Celle 1-8:
8celle-ritorno-detail

Celle 9-10:
8celle2-ritorno-detail

A parte i picchi/valli che sembrano più falsi contatti del logger dovuti alle buche che altro, si vede che la variazine di tensione in 8 km è di appena 30-40 mV.

Una cella sembra un po’ “fiacca”, ma trattandosi di 10 mV non mi preoccupa troppo.

Diario Elettrico Zem Star 45 – 17/10/2013 – Le nuove avventure della Cella 12

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 17 ottobre 2013

I grafici degli ultimi due giorni:

cella12

Questa cella è proprio strana, a riposo potrebbe sembrare la migliore, ma dopo alcuni minuti crolla miseramente sotto il peso della vecchiaia e dei maltrattamenti infantili 😉 , e quando arriva sotto i 2,8 mi fa spegnere il BMS definitivamente. Se rimane poco sopra, si spegne solo temporaneamente, ma poi se lascio riposare per qualche secondo la batteria, si riaccende.

cella12-2

Lo so, il bilanciamento di tutte le celle è patetico, non so perchè succeda, io ricarico come sempre tutte le sere e lascio acceso il CB fino alla mattina, anche se le batterie hanno finito di caricarsi.

Un dettaglio del “crollo”:

cella12-3

In compenso le altre celle sembrano tenere molto bene!

Se riesco a sistemare questa 12 potrei ottenere una buona batteria, ma ormai mi sono rimaste solo poche celle di ricambio da provare, forse 3 o 4. E io che speravo che ognuna mi durasse 3 o 4 mesi.. 😦

Se solo riuscissi a capire quale cella di ogni blocco da 6 è fallata… ma dovrei staccare le linguette di tutte e 96 le celle, e provare tutte le celle una per una con uno scaricatore da modellismo che scarica alla massima corrente (5A) per un’ora (sarebbe circa 1C essendo celle da 4Ah): 96 ore di lavoro nette! Come dire 96 giorni!! 😦

Diario Elettrico Zem Star 45 – 11/10/2013 – Ennesima prova con le batterie

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 11 ottobre 2013

Ennesima prova:

bat-newcell

Metà sinistra: prova con le celle 12 e 13 di prima; metà destra: ho cambiato la 13. ma lasciato l’altra che avevo cambiato “in blocco” con la 13 la volta scorsa.

Per ora sembra andar bene, vediamo tra qualche giorno.

Per adesso sembra reggere abbastanza; cioè, 3,4 volt su 4,16 dopo 20 km fanno schifo comunque, ma almeno non si spegne la batteria (oggi sono tornato a casa a spinta…)

Diario elettrico Zem Star 45 – 9 ottobre 2013: Maledette batterie!!!

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 9 ottobre 2013

Le riparazioni effettuate finora non hanno dato i risultati sperati: nei primi giorni la batteria 2 è migliorata, ma poi ho dovuto rimetterci le mani: una, due, tre, quattro volte, sempre a cambiare celle, sempre le stesse 3 che non vanno: 13, 15 e 16.

Alla fine la 15 e la 16 le ho sistemate, e non arrivano più a 2,6 volt facendo spegnere la batteria, ma si fermano a 3,4 (ottimo).

Ora però il problema è su 13 e anche 14  12: essendo le ultime della fila e ovviamente attaccate insieme, per risparmiare un p’ di tagli e tagliuzzi le ho cambiate insieme… così ora sto peggio di prima! Prima la 13 arrivava a 2,8… ora arriva a 2,6 e mi fa spegnere la batteria!

batterie-sfonnate

Ma solo dopo 10 km, perchè i primi 10 km che faccio la mattina va come una scheggia… anche se dipende dalle giornate, cioè non so da quali parametri aleatori: a volte non suona la riserva fino all’ufficio, a volte suona a metà strada… Un gran casino.

Siccome non mi sembrava che le celle della batteria 1 “donatrice” fossero così disastrate da non funzionarne ben CINQUE che ho provato, mi è venuto un gran brutto dubbio: sarà mica che rovino io le celle nel trapianto??? Può essere che nel saldarle a stagno le scaldi troppo e si rovinino?? 😦 Ma d’altra parte se non le scaldo abbastanza, vengono saldature fredde, e alla prima buca mi si staccano i fili!! E’ un bel casino.

Sto quindi riprendendo in considerazione le opzioni che pensavo di poter rimandare a dopo l’inverno: comprare una delle nuove batterie LiFePO4 della EcoItalMotor, e semmai usarla sul Lepton invece che sullo Zem. Non mi ero reso conto, nelle prove precedenti, che se metto le batterie in verticale (ma sdraiate) nel Lepton, ci entrano comodamente, e che potrei usare i buchi già presenti nella plastica, in precedenza usati per fissare il copri-batterie, per fissarci delle sbarre di alluminio a chiave, per mantenere in sede le batterie quando lo scooter resta parcheggiato in giro; messe in verticale, infatti, non permettono la chiusura del vano della pedana, ma comunque non tolgono granchè allo scooter perchè, anche con le batterie originali al piombo, la pedana non è utilizzabile per appoggiarci niente, visto che le batterie sporgono di 15 centimetri sopra la pedana! Le mie sporgerebbero di 20, ma chi se ne importa.

Dovrò però anche impermeabilizzarle, perchè quelle dei vecchi Zem erano dotate di fori di ventilazione, immagino per motivi di sicurezza (tutte le celle al litio in commercio hanno sfiati di sicurezza); il che vuol dire che dovrà essere una impermeabilizazione “soft”, che non renda possibili sovrapressioni pericolose (leggasi: usare FOGLI di plastica leggera invece che PIASTRE o SCATOLE di plastica).

Forse dovrei anche ricoprirle di vetroresina in modo che il tutto sia un po’ meno indecente a vedersi… però l’ultima volta che ho fatto un lavoro in vetroresina sullo Zem è venuta una porcata, quindi dovrò studiare un po’ meglio la procedura.

Oppure potrei chiedere alla EcoItalMotor se magari me le rimediano già da 48V invece che da 60.

O, come ultima possibilità, ne compro una da 60V/24Ah, la sventro, ci collego il BMS che già ho e diventa da 48V/30 Ah. Tanto ho visto che sono celle da 10C.

Diario elettrico Zem Star 45 – 9/9/2013 – problemi di bilanciamento

Posted in scooter elettrici by jumpjack on 9 settembre 2013

Ho deciso di cambiare per la terza volta la cella 16 della batteria2, visto che dai grafici risultava ancora moscia insieme alla 15; la 15 ancora non l’ho ri-cambiata, ma intanto, finalmente, ecco un grafico positivo per la 16!

bat2-dopo-terzo-trapianto

Ora, però, si è presentato un altro problema: la cella che ho messo al posto della 16 è quasi completamente cariche, mentre le altre erano cariche a metà…. solo che non riescono a caricarsi! Sembra che il BMS, vedendo la cella stracarica, impedisca il caricamento delle altre celle!!

Solo usando un po’ la batteria in modo che si scarichi la cella, allora si riesce a ricaricare un po’… ma appena la cella è carica, la ricarica si ferma,… e dal log risulta che non viene effettuato nessun bilanciamento!! (la nuova-16 è la linea più in alto):

batteria2-sbilanciata-dopo-terzo.trapianto

So che esistono decine di tipi diversi di BMS… ma pensavo che questo bilanciasse a fine carica… invece no?!? E quando bilancia, mentre uso le batterie?!?Cmq adesso cambierò anche la cella 15, le scaricherò entrambe “a mano” e vedrò se riesco a ricaricare…

Diario elettrico Zem Star 45 – diagnosi finale batteria 2

Posted in auto elettriche, batterie by jumpjack on 2 agosto 2013

Oggi sono riuscito a fare 41 chilometri di GPS (che sarebbero circa 48 di contachilometri… se funzionasse ancora)!

E all’arrivo le batterie risultavano cariche a metà! Solo che la batteria 2 non ce la faceva pià negli “affondi”, e mi piantava, lasciandomi con la sola batteria 3.

Comunque ho approfittato per fare un esauriente grafico della batteria 2, con successiva diagnosi:

batteria2-dettagli

La diagnosi quindi è: batteria 2 in fin di vita, urge trapianto celle 15 e 16!

La 13 sta ancora sopra i 3 volt e può ancora aspettare.

Mi chiedo se, una volta rimessa a nuovo per bene la batteria 2, riuscirò a raggiungere di nuovo una 70ina di chilometri di autonomia, allo stato attuale mi sembra probabile!

Ora devo solo decidere se fare il trapianto prima o dopo l’inverno: dopotutto, ad andare e tornare da lavoro con giretti aggiuntivi ci riesco comodamente, perchè affaticare inutilmente le celle di ricambio della batteria 1?

Oltretutto, dopo 3-4 mesi senza uso e ricarica, erano ancora quasi tutte sopra i 4,0 volt! (massima carica = 4,15)

Diario elettrico Zem Star 45 – 31/7/2013: C’è di nuovo gusto a gironzolare elettricamente!

Posted in scooter elettrici by jumpjack on 31 luglio 2013

Gli ultimi tre mesi in scooter sono stati un pianto: dovevo scegliere solo percorsi pianeggianti, andare piano, e comunque rassegnarmi a tornare a casa quasi a spinta, perchè la batteria 2 si spegneva in caso di eccessivo sforzo, quindi di fatto viaggiavo solo con la batteria 3, completamente in riserva per tutto il viaggio di ritorno. L’ultimo mese ho proprio dovuto rinunciare allo scooter e andare in giro in auto, perchè il ritorno a casa non era più garantito.

Ma dopo il “trapianto di organi” dalla batteria 1 alla batteria 2, sto assistendo a una specie di rinascita! Ora non solo arrivo tranquillamente a casa senza che la riserva abbia mai suonato in 20 km di strada mista salite/discese/pianure… ma posso anche permettermi di gironzolare lungo il tragitto, andando 5 km di là, altri 10 km di là… e l’ago del voltmetro di bordo non scende mai sotto la prima delle 3 tacche! Ma solo sotto sforzo… perchè ad acceleratore chiuso sta appena a un millimetro o due sotto il valore massimo!

E arrivato a casa dopo 35 km di gironzolamento, sta appena a metà della prima tacca!

Eppure è strano… perchè il grafico di mezza batteria (8 celle) è un vero schifo!!

bat2-2013-07-31-ritorno

Interessante anche quanto si “ricaricano” le batterie da sole durante le soste!

bat2-2013-07-31-ritorno2

Saranno i 35°C a rigenerarle? 😉

Sicuramente contribuiscono a migliorarne le prestazioni in marcia! Chissà quest’inverno…

Ma quest’inverno potrò comunque sostituire le 3 celle morenti con altre più prestanti.

Ho calcolato che ogni nuovo caricabatterie che compro mi costa 600  km in più da fare… e ne ho già comprati 3; più il motore inutile (350,00) e la batteria seminuova senza garanzia (300,00) . Ogni euro sono 10 km da fare senza benzina…

Diciamo che lo scooter deve sopravvivere fino a maggio 2015 per ripagarsi… 🙂

Diario elettrico Zem Star 45 – 28/7/2013 – La resurrezione della batteria

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 28 luglio 2013

Diversi mesi fa una batteria mi ha completamente abbandonato: benchè risultasse sempre quasi carica, una volta sullo scooter restava “accesa” per pochi secondi, per poi spegnersi al minimo sforzo richiesto.

Cablandola con due CellLog8S sono riuscito a scoprire la causa, riassunta in questo grafico della tensione di cella in fase di ricarica:

Sapendo che la tensione minima ammessa di batteria scarica per una cella li-ion è di 3,0 volt, risulta evidente il disastro: le righe in altro rappresentano le celle a posto, la riga in basso rappresenta la cella 16: irrimediabilmente rovinata! Durante la ricarica ha preso un po’ di tensione, ma poi è crollata.

Così ho deciso di cambiarla per vedere se riesco a rivitalizzare un po’ la batteria: visto che l’altra batteria risulta avere 14 celle su 16 apparentemente in ottime condizioni anche sotto carico, ho tolto una cella da quella (in realtà un blocco di 6 celle in parallelo) e l’ho piazzato, con non poca fatica, in quella che chiamo “batteria 2”, quella morta.

(more…)

Diario elettrico Zem Star 45 – log batteria 2

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 27 luglio 2013

Ecco l’entusiasmante log della seconda batteria, dopo quello della batteria 1 visto ieri:

batteriaB-logB

Ho dovuto tagliare la prima parte del grafico perchè a quanto pare ogni volta che inizia un logging si accoda automaticamente a quello precedente!

La cella 16 della batteria B si trovava a 1,76 volt quando ho iniziato a caricare la batteria; inizialmente prometteva bene… ma poi è deceduta. 😦

Completamente da buttare.

La buona notizia è che è l’unica cella con meno di 4,10 Volt dopo più di un mese che non uso la batteria!

Quindi le restanti celle potrebbero essere in buone condizioni.

Devo iniziare a smontare le celle di questa e dell’altra batteria… ma non è una cosa semplice, ho già fatto un bello scintillone armeggiando con le tronchesi per cercare di rimuovere il supporto di plastica tra una cella e l’altra…

Altra osservazione: lo scaricamento del log dal CellLog8s al PC tramite USB è leeeeeeeento, lentissimo! Roba che per scaricare 20.000 campioni ci mette qualche minuto! Una vera barba.

Questo è un ritaglio di quanto compare sulla porta serial virtuale del PC che i driver creano sulla porta USB (parte finale del file di log):

17:47:25,296 [A] $1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>$1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>
17:47:25,328 [A] $1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>$1;1;;4122;4122;4105;4099;4084;4121;4059;942;29654;37<CR><LF>
17:47:25,343 [A] $1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>$1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>
17:47:25,375 [A] $1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>$1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>
17:47:26,312 [A] $1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>$ENDBULK;64<CR><LF>

Quindi in sostanza il formato è: sequenza di tante stringhe come questa, una per ogni campione:

17:47:25,296 [A] $1;1;;4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653;37<CR><LF>

Invece il file di log .lov creato sul PC è binario con formato leggermente diverso.

Gli unici numeri che al momento riesco a identificare sono questi:

4122;4122;4105;4099;4083;4121;4059;942;29653

Sono le tensioni in millivolt delle 8 celle e la tensione totale della “batteria”.

Quindi farli registrare da un Ardulog per poi leggerli col PC dalla SD Card a 400 MB al secondo tramite USB sarebbe fattibile e più comodo, e permetterebbe di far durare il logging non 30-40 ore, ma praticamente in eterno, lasciando il logger sempre collegato alla  batteria…

 

Tagged with: , , ,