Optimierung der Power-Platine

Autor: Anna Blankenstein und Timo Schmidt

Abgabetermin: 24.06.2019

Einleitung

Während der Analyse der PowerPlatine des AMR2018 sind mehrere "Designfehler" aufgefallen, welche im folgenden erläutert werden.
Es werden Lösungsvorschläge erarbeitet.

Designfehler

Folgende Designfehler sind uns aufgefallen:

Kein Tiefenentladeschutz
- Ein Akku ist aufgrund dessen zu beginn des Semesters defekt gewesen
Durch die Verwendung von THT-Bauteilen ist der Stromverbrauch sehr hoch
Der Ausbau der Akkus ist umständlich und kompliziert

Weiteres Vorgehen

Zuerst wurde nach der Dokumentation für den Tiefenentladeschutz gesucht.
Hierbei stellte sich heraus, dass es sich um ein Missverständnis, bzw. um eine Vertauschung der Begriffe Tiefenentladeschutz und Unterspannungsschutz handelte.
Nach einer Internetrecherche sind wir auf das Projekt 80, den Advanced Discharge Protection Circuit gestoßen. Dieser sollte auf den neusten Schaltplänen des PowerPanels basieren und somit klang dies nach einer schnellen und vielversprechenden Lösung.

Um auch sofort eine SMD-Lösung beim Umbau der Platine zu ermöglichen, sollten in dem Layout die Footprints angepasst werden. Allerdings war die Lösung mit dem Unterspannungsschutz nur in einer Eagle-Version vorhanden. Da der Hochschulstandard sich aber auf Multisim bzw. Ultibord bezieht wurde beschlossen alle Pläne zu übertragen.
Des Weiteren waren einige Bauteile, die in dem Projekt 80 verwendet wurden nicht für die Spannungsbereiche der Akkumulatoren geeignet. Somit musste diese durch passende Bauteile ersetzt werden.

Umsetzung der PowerPlatine

Zuerst wurde geschaut, welche Teile der Power-Platine schon in Multisim verfügbar sind. Anschließend wurde ein neues Multisim Projekt in diesem Ordner angelegt, wo die Multisim- und Ultibordpläne abgelegt wurden. Nach der Erstellung der Schaltpläne wurde der jetzt neu eingebaute Tiefenentladeschutz implementiert. Nach der Implementierung wurden Test zum Abschalten und zur Leistungsaufnahme im ausgeschaltetem Zustand durchgeführt. Diese Test sind im nachfolgendem Abschnitt verlinkt.
Des Weiteren wurde der Ansatz des Vorsemesters, den PC-Akku über einen Schalter zu trennen, beibehalten.

Aufbau der Powerplatine

Bearbeiten des Modells

Das Multisim Modell ist folgendermaßen bearbeitet worden: So sind nun alle Elemente, welche über den Akku versorgt werden durch eine Sicherung abgesichert und hardwareseitig trennbar durch einen mechanischen Schalter.

Alter Zustand
Neuer Zustand

Des weiteren ist der Unterspannungsschutz nun folgender Maßen implementiert worden:

Links zu den Testprotokollen

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