Stabiele voeding (batterij) voor RC auto motor?

[geerttttt]

_{Ik had een ander topic over het bouwen van een RC autotje, maar die was niet helemaal dekkend meer voor de vraag, dus vandaar een nieuw topic met een duidelijkere vraagstelling:}

Ik ben een bestuurbaar autotje aan het ombouwen, hij werktte niet meer, althans de accu en afstandsbediening was kwijt. Leek me een leuk projectje om de elektronica grotendeels te vervangen met een ESP32 en een eigen batterij.





Dit is 'm, en ook het ESP bordje wat ik gekocht heb met ingebouwde support voor een 18650 batterij. Ik heb er een Samsung INR18650-29E batterij in gedrukt. Die zou bijna 3A moeten kunnen leveren aan voeding met pieken van 8A.

Zie hier mijn in elkaar getekende schema:


Ik heb ondertussen het zover aangesloten en geprogrammeerd dat ik de motor voor het rijden en de motor voor het sturen 'werkend' heb. Het probleem is alleen, dat zodra ik de motor aanstuur, dat de ESP zich reset. Het lijkt er allemaal op dat de motor meer stroom pakt dan iets (weet niet precies welk gedeelte) aan kan. Als ik heel voorzichtig de motor laat opkomen gaat het beter, maar zodra ik hem vol laat draaien knalt de ESP eruit.

De vraag is nu, wat is het probleem precies, wat is de oplossing en hoe?

De batterij zou dus pieken van 8A aan moeten komen. De motor is een 9v motor (ik heb een step-up converter die de rauwe voeding van de batterij omhoog haalt naar 9v voor de aansturing van de motoren) maar zelfs als ik die aanstuur met 4 a 5 volt trekt hij nog te veel stroom.

Dus, wat ik weet:

• De batterij kan pieken aan van 8A
• De H-brug kan pieken aan van 1,5/2A
• De step-up converter kan 1 a 2A aan

Waar zit het hem nou in dat blijkbaar het voltage van de batterij zo laag komt, dat de boel eruit klapt... ik snap het niet...

Iemand die kan helpen?

[Frank__B]

Je moet wel rekenen dat als je aan de secundaire zijde van de step-up converter 1A trekt bij 9V, je aan de primaire zijde al gauw 3A trekt. Als je step-up converter maar max 2A aankan (vaak primair opgegeven), zal deze er dan ook uit vliegen. En aangezien je ESP ook secundair hangt, stopt deze ook met werken. Het aanzetten van een DC-motor kan behoorlijk veel aanloopstroom trekken, waardoor je al gauw een dip hebt. Wat misschien nog kan helpen is om secundair een dikke elektrolytische condensator (>2200µF) parallel over de voeding te zetten om stroompieken op te vangen.

[geerttttt]

Frank__B schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 08:47:
Je moet wel rekenen dat als je aan de secundaire zijde van de step-up converter 1A trekt bij 9V, je aan de primaire zijde al gauw 3A trekt. Als je step-up converter maar max 2A aankan (vaak primair opgegeven), zal deze er dan ook uit vliegen. En aangezien je ESP ook secundair hangt, stopt deze ook met werken. Het aanzetten van een DC-motor kan behoorlijk veel aanloopstroom trekken, waardoor je al gauw een dip hebt. Wat misschien nog kan helpen is om secundair een dikke elektrolytische condensator (>2200µF) parallel over de voeding te zetten om stroompieken op te vangen.

Ik snap wat je bedoelt dat de andere zijde 3A trekt. Maar hoe hangt de ESP secundair?

Het is als volgt:
Batterijvoeding -> LM1117 (stepdown naar 3.3v) -> ESP32
Batterijvoeding -> MT3608 (step-up naar 6v of 9v oid) -> H-brug -> Motor

Je zou dan toch zeggen dat het enige wat ze delen met elkaar de batterij is, maar die kan pieken van 8A aan zegt de datasheet, dus het verrast me dan dat het een effect heeft op het ander...

[redwing]

Meestal ligt dit aan de aanloopstroom en is de simpele oplossing om een grote elco over de voeding te zetten die de dips opvangt. Volgens mij raden ze bij de ESP32 ook een 10uF elco op de voeding aan.

[memphis]

Of de aanloopstroom beperken door een oplopende PWM signaal op de motor te zetten.

[geerttttt]

redwing schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 09:16:
Meestal ligt dit aan de aanloopstroom en is de simpele oplossing om een grote elco over de voeding te zetten die de dips opvangt. Volgens mij raden ze bij de ESP32 ook een 10uF elco op de voeding aan.

Ok, ik heb nu een 10uF condensator gekocht voor over de 3.3v van de ESP zelf heen als hulpje en een 2200uF condensator voor op de +/- van de batterij ten behoeve van de motor... Eens zien of dat veel verbetering geeft.

Alternatief zou kunnen zijn om een tweede 18650 batterij aan te sluiten parallel aan de 1e, maar ik kan me voorstellen dat dat zonder BMS bordje wat risicovol is, dus dat brengt weer extra gedoe met zich mee...

[memphis]

Sowieso is een step-up converter voor de aandrijfmotor geen goed plan, als je een hogere spanning wilt zal je gewoon een accu met een hogere spanning moeten gebruiken.

[Frank__B]

geerttttt schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 08:55:
[...]
Het is als volgt:
Batterijvoeding -> LM1117 (stepdown naar 3.3v) -> ESP32

Eerlijk gezegd vraag ik mij af of dit verstandig is. Je hebt altijd een voltage drop (in het geval van de LM1117 datasheet is dit 1,2V bij 800 mA). Als je batterijspanning 3,7V is en daar moet je (in het ideale geval) 1,1V (bij 100 mA) vanaf trekken, houd je dus maar 2,6V over voor je ESP.

Een volle accu kan 4,2V zijn en dan zit je op 3,1V voor je ESP en zal het wel werken. Maar zodra je de motor start en er (in een puls) flink wat stroom getrokken wordt, zal de batterijspanning zakken en dus ook de Vcc voor je ESP. Dat zal je reset wel veroorzaken denk ik.

[geerttttt]

Frank__B schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 12:05:
[...]

Eerlijk gezegd vraag ik mij af of dit verstandig is. Je hebt altijd een voltage drop (in het geval van de LM1117 datasheet is dit 1,2V bij 800 mA). Als je batterijspanning 3,7V is en daar moet je (in het ideale geval) 1,1V (bij 100 mA) vanaf trekken, houd je dus maar 2,6V over voor je ESP.

Een volle accu kan 4,2V zijn en dan zit je op 3,1V voor je ESP en zal het wel werken. Maar zodra je de motor start en er (in een puls) flink wat stroom getrokken wordt, zal de batterijspanning zakken en dus ook de Vcc voor je ESP. Dat zal je reset wel veroorzaken denk ik.

Niet perse over nagedacht, maar dat is hoe het bordje geprepareerd is... Of ik mis een component in deze keten, maar het lijkt er op dat het daadwerkelijk zo werkt. Dus de ESP zal er ergens uit knallen rond 3 volt in plaats van wanneer de batterij echt leeg is?

Dat verklaart wel beter waarom de ESP eruit knalt, het voltage zakt wat doordat de motor relatief veel trekt, en komt onder de 4 volt zodat de esp op 2.9v of later uit komt...

Maar wat zou je dan adviseren? Een soort step-up-down converter ingesteld op 3.3v zodat hij echt 3.3v is ongeacht de input?

[geerttttt]

memphis schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 11:56:
Sowieso is een step-up converter voor de aandrijfmotor geen goed plan, als je een hogere spanning wilt zal je gewoon een accu met een hogere spanning moeten gebruiken.

Waarom niet? Ik snap dat het beter zou zijn als ik de batterij direct aan de h-brug zou kunnen zetten, maar dan zou ik in een 2S opstelling moeten werken, dus 2 batterijen. Kan, maar dan wordt het allemaal een stuk ingewikkelder.

[memphis]

geerttttt schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 12:29:
[...]

Waarom niet? Ik snap dat het beter zou zijn als ik de batterij direct aan de h-brug zou kunnen zetten, maar dan zou ik in een 2S opstelling moeten werken, dus 2 batterijen. Kan, maar dan wordt het allemaal een stuk ingewikkelder.

Ik neem aan dat je een kant en klaar bordje gebruikt? Daar wordt meestal aan specificaties meer beloofd dan dat ze werkelijk kunnen tenzij je een echte high power bordje hebt.

[geerttttt]

memphis schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 12:35:
[...]


Ik neem aan dat je een kant en klaar bordje gebruikt? Daar wordt meestal aan specificaties meer beloofd dan dat ze werkelijk kunnen tenzij je een echte high power bordje hebt.

Ja een kant en klaar bordje (zie startpost voor de foto ervan). Maar goed het is een knock-off van een Wemos ESP32 Battery bordje, qua componenten hetzelfde. Je zou zeggen dat daar wel iets beter over nagedacht is...

[memphis]

Zoals ik al zei: http://embedblog.eu/?p=712

Ik heb zelf ooit deze bordjes aangeschaft voor een LED flitser maar twijfel steeds meer of ik hem kan gebruiken...

[Frank__B]

geerttttt schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 12:27:
[...]
Maar wat zou je dan adviseren? Een soort step-up-down converter ingesteld op 3.3v zodat hij echt 3.3v is ongeacht de input?

Ook deze hebben een minimaal voltage verschil nodig, meestal iets van 2V dus dan ben je nog verder van huis. Het makkelijkste is om de primaire kant van de LM1117 wellicht te voeden vanaf de 9V lijn waar ook de motor op zit (uitgang van de MT3608). Dan heb je spanning genoeg. Alleen is dit misschien niet wenselijk aangezien de motor nog best wat storing veroorzaakt / kan veroozaken op de voedingsspanning. Een goede condensator parallel over de voeding kan dit wellicht tegenhouden, maar misschien kunnen anderen zeggen of dit voldoende is of niet.

[Brahiewahiewa]

Ik zou twee batterijen gebruiken: eentje voor de aandrijving en een aparte voor de electronica.

[geerttttt]

Ok. Ik ga eerst maar eens een 2200uF condensator plaatsen bij de motor en een condensator voor de ESP, hopen dat ik zo de problemen al kan oplossen.

[geerttttt]

geerttttt schreef op donderdag 30 juni 2022 @ 14:28:
Ok. Ik ga eerst maar eens een 2200uF condensator plaatsen bij de motor en een condensator voor de ESP, hopen dat ik zo de problemen al kan oplossen.

Goed, dat heb ik getest. Condensator tussen de + en - van de 9v lijn, dus tussen de step-up converter en de H-brug in. Ik merk geen verschil, behalve dat het ledje van de H-brug langzaam uit gaat zodra ik de stroom afschakel...

Zelfde condensator dan maar eens tussen de 3.3v en gnd gezet wat de ESP voedt. Maar helaas, ik merk daarin geen verschil als zonder condensator... Lijkt dus geen effect te hebben. Doe ik iets verkeerd misschien?

[Mavamaarten]

Ik denk dat de beste oplossing al wel gegeven is, neem een grote 3S lipo (bv deze) met aparte oplader en gebruik een step-down module om je ESP te voeden. Dan hoef je de motor niet te poweren van een step-up converter, en er zijn voor heel weinig geld genoeg BMS / low voltage protection bordjes te krijgen voor dergelijke accu's. Sowieso is de capaciteit van een 18650 niet slecht maar hoef je ook geen wonderen te verwachten.

[geerttttt]

Ok afgezien van de adviezen zover die ik waardeer probeer ik toch om het met één of eventueel twee cellen werkend te krijgen. Waarom? Ik heb deze cellen liggen waar ik nu niet wat mee doe, en ik wil ook graag begrijpen waar het mis gaat .

Ik heb in ieder geval een probleem gevonden. Blijkbaar wordt de batterij voltage eerst omgezet naar 5v. Ik denk dat dit in de tp5400 chip gebeurt die ook voor het opladen zorgt. Daardoor zal de ESP dan ook voldoende voltage krijgen denk ik. Maar ik gebruikte dit ook voor mijn step up converter voor de motor. Dat is sowieso niet zo'n goed plan natuurlijk.

Dus nu direct aan de batterij terminal de plus gesoldeerd maar.. nog steeds valt hij uit grr. En dat terwijl volgens de multimeter het voltage van de ESP prima 3.3v is en blijft. Waarom valt hij dan uit?!

[memphis]

Die TP5400 is dus een 1 cel Lithium lader, dat mag dus nooit meer dan 4.2v geven (4.35 max voor standaard Li-Ion en LiPo)

[geerttttt]

memphis schreef op vrijdag 1 juli 2022 @ 17:26:
Die TP5400 is dus een 1 cel Lithium lader, dat mag dus nooit meer dan 4.2v geven (4.35 max voor standaard Li-Ion en LiPo)

Klopt, dat doet hij ook niet, richting de batterij dan
Die meet momenteel ook een prima 4.1v. maar ergens wordt het omhoog gezet naar 5v stabiel. Welke verderop door de LM1117 weer naar 3.3 gezet wordt...
Edit:


Het lijkt er op als ik het goed begrijp gaat de tp5400 een stabiele 5v output levert

[ Voor 23% gewijzigd door geerttttt op 01-07-2022 19:11 ]

[memphis]

Tuurlijk, dat is een powerbank IC, USB in en USB uit met daartussen een Lithium accu.

Die 5v uit had ik even overzien toen ik snel in de sheet keek, vond het al veel componenten voor een single chip lader....
https://wnsnty.xyz/entry/tp5400-datasheet-translated

[memphis]

Overigens zie ik ook dat je de terugkoppeling van je stuurpositie niet gebruikt hebt. Dat gaat dus nooit goed komen omdat het systeem nooit zo een stuurpositie kan maken en er een kans bestaat dat die tegen het einde aan loopt en dus de transmissie kan slopen.

[geerttttt]

memphis schreef op zaterdag 2 juli 2022 @ 09:34:
Overigens zie ik ook dat je de terugkoppeling van je stuurpositie niet gebruikt hebt. Dat gaat dus nooit goed komen omdat het systeem nooit zo een stuurpositie kan maken en er een kans bestaat dat die tegen het einde aan loopt en dus de transmissie kan slopen.

Klopt, sturen is sowieso niet aangesloten nog. Eerst het rijden goed krijgen, dat is het moeilijkst.

[geerttttt]

memphis schreef op vrijdag 1 juli 2022 @ 19:14:
Tuurlijk, dat is een powerbank IC, USB in en USB uit met daartussen een Lithium accu.

Die 5v uit had ik even overzien toen ik snel in de sheet keek, vond het al veel componenten voor een single chip lader....
https://wnsnty.xyz/entry/tp5400-datasheet-translated

Precies. Moet zeggen dat het nu beter lijkt te gaan nu ik direct de step-up voeding heb aangesloten op de batterij. Maar soms hangt hij nog. Toch maar eens goed testen en kijken wat het is. Wellicht zit het nu in de software...

[geerttttt]

Oke, een update maar. Nu alles aangesloten is direct op de batterij werkt het goed! Ware het niet dat het vermogen iets beperkt is.

Wel maak ik me lichte zorgen. Wat als de batterij nu verder ontladen wordt als de minimum wat aangeraden wordt. Dan is het best risicovol. Er zit weinig beveiliging in.

Dus... Ik heb 2x een 1s BMS besteld en een 2 batterij houder bij Nkon. Deze ga ik monteren, krijgen beide batterijen hun eigen bms en kunnen ze nog steeds veilig geladen worden via usb. Dat geeft me dubbele power, dubbele rijdtijd en meer veiligheid.