R²prototyping Cell Voltage Sensor CVS16

R²prototyping Cell Voltage Sensor CVS16
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Art.Nr.: R2-CVS16-1
R²prototyping Cell Voltage Sensor CVS16

R²prototyping Cell Voltage Sensor CVS16

[Cell] Voltage Sensor 16S:  CVS ist mehr als ein Zellenspannungssensor, sein funktionelles Konzept als auch sein Hardware Design unterscheiden sich von dem einschlägiger Sensoren dieses Typs.
 
Neben den Eingangspins zur Spannungsmessung hat CVS nur ein Interface, einen Busanschluss in Form einer 4-poligen Buchse. Diese Buchse gibt es zweimal, beide sind parallel geschaltet. Dadurch können mehrere Geräte desselben Bus-Typs in Form einer “Daisy Chain” hintereinander gesteckt werden, z.B. CVS16 und HV²BEC. Via den Bus liefert CVS16 Mess- und Monitoring-Daten und Alarme, außerdem empfängt er Setup- und Status-Informationen vom Busmaster JLog. Welche Buchse man zum Anschluss welches Gerätes verwendet, ist egal. Auch die Betriebsspannungsversorgung von CVS16 erfolgt über den Busanschluss, und zwar nominal durch JLog. Es handelt sich dabei um die R/C-Rohspannung, 1:1, aber entkoppelt, durchgeschleift von allen Betriebsspannungseingängen von JLog, egal, ob “HV” oder nicht.
 
Momentan wird das Anschliessen von nur jeweils einem CVS16 je JLog unterstützt.
 
Außerdem verfügt CVS16 noch über eine USB 2.0 Buchse vom Typ Micro-B. Diese Buchse spielt im Setup und im operativen Betrieb des Gerätes keine Rolle. Sie wird lediglich zum Softwareupdate des CVS benötigt, wobei dabei auch die Stromversorgung des CVS via USB geschieht. Aus Sicherheitsgründen darf kein Proband an die Eingangspins angeschlossen sein, während CVS per USB konnektiert ist!
 
Das Hardware Design von CVS16 ist etwas anders als das herkömmlicher Spannungssensoren für Cell Packs. Es geht weiter in Richtung gefahrloser, einfacherer Anwendung und bildet die Basis für erweiterte Funktionalität, Monitoring und statistische Bewertung der Zellen während der Anwendung.
 
Basis ist ein schneller 16Bit A/D-Wandler, ein 32Bit Microcontroller angemessener Leistungsklasse (ARM Cortex-M3), zusätzlicher nichtflüchtiger Datenspeicher, Elektronik zur galvanischen Isolation, USB 2.0 Interface und diverse Spannungsstabilisatoren. Das Gerät ist selbstkalibrierend, die Kalibrierungsprozedur wird beim Hersteller nach Fertigung und Tests einmal getriggert, wobei eine hochgenaue Referenzspannungsquelle an CVS16 angeschlossen wird. Das Gerät verfügt über eine 2-stufige, in thermischen Zonen gestaffelte Temperaturkompensation, um verlässliche Messungen zu ermöglichen. Vier LEDs, grün, orange, rot und blau, visualisieren Status- und Alarminformationen.
 
Ein wesentliches Merkmal ist die galvanische Isolation. Der HV-Teil mit den Pins zur Spannungsmessung ist vollständig galvanisch isoliert von der restlichen elektrischen R/C-Welt des Modells, also von den Bus-Anschlüssen des CVS. Somit besteht in einem fiktiven Ernstfall nicht die Gefahr, dass hohe Spannungen von den Probanden (Cell Packs oder zu messende Einzelspannungen) auf der elektrischen R/C-Seite erscheinen können, was immensen Schaden bis hin zu Brand verursachen könnte. 
 
Nach dem Start befindet sich CVS16 im “Normal Mode”. Er ist ein Spannungssensor für 16 Eingänge á 0..73,2V (Anwendung mit >60V auf eigene Gefahr!). Gleichzeitig scant er ständig alle Pins in Hinblick darauf, ob evtl. ein Cell Pack angeschlossen wurde, “CMV” ist dabei ein Parameter der Bewertung. Hat er ein oder mehrere Packs erkannt, schaltet er um in den “Pack Mode”. Gleichzeitig sortiert er die einzelnen Zellenspannungen in eine lückenlose Reihenfolge, falls Balancerstecker mit Lücken dazwischen (freien Eingangspins) angesteckt wurden. Außerdem starten die Bewertungsroutinen für Cell Packs.
 
CVS16 meldet JLog, dass man jetzt im “Pack Mode” ist. Das ist ein Signal für adaptives Verhalten durch JLog, z.B. wird dann “TPV” auf “Ubat” gespiegelt, und in adaptiven Displays von JETI EX bewirkt es ein Umschalten auf “LCV” und “LCN” (Zellennummer mit “LCV”, s.o.).
 
Sobald man die Packs wieder abzieht, schaltet CVS16 zurück in den “Normal Mode” als “dummer” 16-facher Einzelspannungssensor. Das geschieht jedoch nicht, wenn CVS “verriegelt” hat: JLog meldet dem CVS, wenn nennenswerter Motorstrom fließt. CVS16 verriegelt dann den evtl. bestehenden “Pack Mode”. Auch wenn die Balancerstecker wieder entfernt werden oder die Zellen eines Packs auf Null einbrechen, – CVS16 verbleibt im “Pack Mode”, bis JLog keinen Motorstrom mehr meldet.
 
Die Stromversorgung erfolgt via das Datenkabel aus der Databus Buchse von JLog. Hier liegt die durchgeschleifte Spannung an, mit der JLog selbst via einen der 3 dafür vorgesehenen Eingänge versorgt wird.
 
In Summe beträgt der mittlere Strombedarf JLog+CVS ca. 100mA. Er ist aber etwas betriebszustandsabhängig. Beim Startup beträgt er kurzzeitig 130..140mA, in schmalen Peaks durchaus auch größer als 160mA. Dabei spielt auch eine Rolle, welche der 4+4 LEDs an beiden Geräten leuchten und mit welchem Duty Cycle. Eine weitere Variable ist die SD Karte. Deren Strombedarf ist etwas exemplarabhängig und durchaus nicht gering, – schließlich ist hier getaktete Elektronik enthalten. 
 
Technische Daten:
Messeingänge: 16
Messbereich/Eingang: 0..73,2V
Messauflösung intern: 16 Bits, effektiv 15 Bits (2,2mV) 
Messauflösung extern: Zellspannung: 5mV, Pin-Spannung: 10mV
Selbstkalibrierung
Balanceranschlüsse universell 
Gewicht: 5g
Größe: 51 x 29,5 x 6 mm

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Diesen Artikel haben wir am Donnerstag, 04. September 2014 in unseren Katalog aufgenommen.