HeatBox HaDi - Elektromodellflug Infos

Direkt zum Seiteninhalt

Hauptmenü:

HeatBox HaDi

Modellflug Tipps

HaDi-RC.de liefert die Steuerelektronik für eine komfortable Wärmebox zur LiPo Vorwärmung



Die "HeatBox" ist eine intelligente Steuerung zum Bau von Akku-Heizkoffern. Es kommt ein moderner Mikrocontroller (updatefähig) und Sensoren zum Einsatz, die ein schnelles, sicheres und präzises Steuern (programmierbar) von Heizelementen mit bis zu 300 W Leistung @ 12 V gewährleistet. Der Regelbereich für die Zieltemperatur kann von 20....50°C stufenlos eingestellt werden, ebenso die zulässige Untergrenze bis zur Wiedereinschaltung. Ein integrierter Hall-Sensor misst kontinuierlich die Gesamtstromaufnahme und stellt die verbrauchte Kapazität des Speiseakkus im Display (mit weiteren Infos) dar.

Vorabgedanken
Das unsere Energiespeicher, im Speziellen die LiXx Akkus, sehr temperaturabhängig regieren hat wohl jeder von uns schon mal zu spüren bekommen. Es äußert sich so, dass die Akkuspannung übergebühr einbricht und man ganz einfach die Power vermisst. Aber die Praxis kann noch brutaler sein. Meist reagiert der Regler auf diese Unterspannung (obwohl der Akku frisch geladen ist) mit einer Abreglung oder gar Abstellen des Motors. Im Extremfall, bei einem BEC-versorgten-System, sogar mit einem kurzen Bindingverlust zum 2,4Ghz Sender.
Viele sind überrascht wie früh ein zu kalter LiXx Akku "derart" reagiert. Kritisch wird es schon unter 18°C, sehr kritisch dann unter 10°C wer seine LiXx Akkus "wie gewohnt" bei so tiefen Temperaturen mit Hochstrom belastet. Davon ausgenommen sind Anwendungen im Niedrigstromsektor (Belastungen weit unter 1C) wie z.B. RX oder TX Stromversorgungen. Hier muss man aber mit kleineren Kapazitätseinbußen rechnen.
Dabei gilt es im Sommer wie im Winter:
Allgemein:

  • nie unter Last auf 3,2V/Zelle (2,5V/Zelle bei LiFe) absinken lassen

  • nie über 60°C den Akku erwärmen lassen bzw. betreiben

  • mindestens 2C Ladung, auch im erwärmten Zustand, garantiert ist eine höchste Effizients

  • Aufwärmen benötigt Zeit, mindesten 90 Minuten damit auch die Inneren Zellen annähernd gleiche Temperatur aufweisen


Bei Belastungen unterhalb des Nenn-C-Rating (meist um C/2) gilt folgendes:

  • nur oberhalb 18°C den Akku nutzen

  • vorwärmen auf 30°C wäre ideal, oberhalb 22°C (Sommerbetrieb) nicht nötig

  • Nutzkapazität mit Telemetrie bis max. 80%


Bei Belastungen bis zum bzw. oberhalb des Nenn-C-Ratings (teilw. sogar 2 x C) gilt folgendes:

  • immer vorwärmen auf mindesten 35°C, max. aber 45°C (ideal 38° bis 42°C)

  • Akku nicht über 70% der Nennkapazität nutzen, ideal nur bis max. 50%


Aufbau der HeatBox (siehe auch dazu die Technische Daten - #X Baustufenfotos rechts)
HaDi liefert unterschiedliche Ausstattungsvarianten u.a. auch eine mit einem zweizeiligen und vierzeiligen Display. Zum Test stand mir das Vierzeilige zur Verfügung. Aus dem Angebot der Heizfolien habe ich mich für die 35Watt Variante entschieden. Den Zusatz der Ventilatorsteuerung habe ich nicht genutzt. Sie dient dazu um die Temperatur bei größeren Boxen gleichmäßiger zu verteilen. Der Elektronik-Bausatz wird immer komplett geliefert. Dabei ist die Grundbestückung der Platine und das Display komplett fertig. Lediglich größere Bauelemente und die Verkabelung muss gefertigt bzw. verlötet werden (Bilder rechts: #5 - #6).

Gehäuse:
Das ist von persöhnlichen Bedürfnissen abhängig. Meine Wahl fiel auf einen "Bauhaus Universalkoffer" SEIFERT-Magnus -System Mini 154 (#1, #2, #14 mit Rechnung). Er bietet genügend Platz für vier 6s-5000mAh LiPos und hat zusätzlich folgende Vorteile (für mich): Sehr dicht schließender Deckel (Dichtleiste, #3), praktische Klippverschlüsse, stabile Grundform durch die Profilierungen, robust und gut zu bearbeitendes Material. Es lässt sich mit etwas Übung und leichtem Kraftaufwand mit einem stabilen Cutter-Messer schälen. Bei mir entstanden so sämtliche Durchbrüche nach den 4mm Bohrungen in den Ecken. Die Aufteilung der Bedienelemente ist natürlich abhängig von den eigenen Vorstellungen. Bei meiner Box habe ich das Display, den Drehtaster, die LED und die Einspeisung seitlich rechts angebracht (#4 und #13). Nachdem die Anordnung klar war wurde nach Anleitung die Bestückung und die Verkabelung (Kabellängen von der Anordnung abhängig) vorgenommen (#5, #6, #7, #8). Dabei sind feste Verbindungen nicht sonderlich servicefreundlich. Bei meiner Box wurden die externen Elemente steckbar ausgeführt, dazu zählen: Display, LED, Temperatursensor, Heizfolie und Batterieeinspeisung. Den Versorgungsakku, bei mir sind es zwei parallel verschaltete XTRON 3s-5000mAh/40C LiPos, habe ich an die Rückwand mit Doppelklebeband festgeklebt (#12).
Nun war es soweit und eine erste Funktionskontrolle folge lose auf dem Tisch liegend. Der Erstversuch zauberte mir ein Lächeln ins Gesicht weil das Display und die beiden Status-LED's auf der Prozessorplatine, wenn der Temperatursensor erwärmt wurde, völlig korrekt reagierten (#9). Auch die Kontrolle des Drehtasters verlief positiv.
Der Einbau war jetzt reine Formsache da vorher exakt gearbeitet wurde. Das Display und die Platine wurden mit 5mm Abstandshaltern befestigt. Leider hat das Display nur Befestigungslöcher für M2.5 Schrauben und die mussten bei mir auch noch 20mm Lang sein! Die Prozessorplatine wird mit zwei M3/15mm Schrauben befestigt (#10, #11 und #13 mit zweiter Funktionskontrolle).

Isolierung:
Wärmeisolierung ist obligatorisch. Im Bauhaus wurde ich fündig und habe mich für eine doppelseitig "Alukaschierte Dämmplatte" entschieden (#14 mit Rechnung). Die Bearbeitung ist leicht wenn ein Maßstab, Winkel und scharfes Cutter-Messer genutzt wird (#15). Ich habe sieben Platten (die Bodenplatte dopplet!) mit ganz leichtem Übermaß zugeschnitten und individuell angepasst (stramm sitzend).  Anschließend wurde der Temperatursensor mittig in die Bodenplatte eingebracht. Dazu zieht man mit dem Cutter-Messer, zwei parallele Schlitze (ca. 3mm) im 45° (nach innen zeigend), eine Kerbe. Am Schluss die passendende Mulde für den Sensor. Zum Schluss wurde der Schlitz, mit dem eingebrachten Sensor, mit einem TESA-Streifen abdedeckt bzw. fixiert. Zur kompletten Versiegelung sind die Stoßkanten mit einer Fuge aus Silikon versehen (#16). Nach dem Entfetten der Klebe-Flächen wurde die Heizfolie (L-förmig) auf die Bodenplatte und hoch an der rechten Iso-Platte verlegt. Die Klebung hält bis Heute und musste nicht mit einem Kontaktkleber unterstützt werden. Das Akkufach ist so ausgemessen, dass locker vier 6s-5000mAh LiPos Platz finden (#17).

Ich war überrascht wie wenig Zeit bis zur Fertigstellung verging. Die Box war nach gut vier bis knapp fünf (mit Käffchen) Baustunden komplett fertig gestellt.

Funktion: Eine Bedienübersicht bzw. Menüführung ist chronologisch in Form von 16 Bedienfotos (rechts) zusammen gefasst. Zum Wärmetest mussten vier LiPos herhalten der 6s-5000mAh-Klasse, beim Start ca.19°C warm. Zwei LiPos wurden mit einem SM-Temperatursensor präpariert (#18, #19 und #20) um mit der Programmierung (Tmin. = 35°C / Tmax. = 40°C / Pause = 10Sek. / siehe #21) zu starten. Den Energieverbrauch und den Temperaturverlauf loggte ein innenliegender UNI-TEST 2 Logger mit. Um realistischer zu agieren, kam die BOX für die gesamte Zeit in den kältesten Raum von ca. 5°C (Garage). Der Versuch war drei Stunden aktiv und wurde anschließend ausgewertet.

Auswertung: Das Diagramm des oben liegenden (blauen) LiPo (langsamere Erwärmung) soll als Maßstab herhalten. Die beiden direkt auf der Heizfolie liegenden LiPos zeigten leicht höhere Werte "Infrarot" gemessen (max. 2°C höher / #22). Wer glaubt, mal eben ein Pack gleichmäßig binnen kurzer Zeit durchzuwärmen liegt falsch. Zur Stabilität des Packs ist es ein Muss, dass hier eine gleichmäßige Temperaturausbreitung sämtlicher Zellen im Pack vorherrscht! ... das war erst frühestens nach 120 Minuten der Fall (siehe Diagramm der 3/4 Zelle des Packs / #19 - Sensor-Metall auf Akku-Metall gepresst. Unterschiede dann kleiner als 2°C!). Ich kann nur jedem dringend anraten, den Packs diese Zeit zu gönnen damit kein zusätzlicher Verschleiß bei den kälteren Zellen (=> höherer Innenwiderstand, => geringere Spannung unter Last, => höhere Schädigung) provoziert wird. Erfreulich der geringe Energieverbrauch von gerade mal 1Ah in der ersten Stunde, danach stetig sinkend.

Resümee
Eine gelungene Wärmebox mit sehr viel Komfort. Die Programmiermöglichkeiten und die Anzeige relevanter Daten verwöhnen und man möchte sie nicht mehr missen. Diesen "Luxus" bezahlt man mit ein wenig Bauaufwand und den Kosten der Elektronik. Beim Sender und den Ladegeräten schätzen wir ein übersichtliches Bediendisplay und dessen Bedienmöglichkeiten - warum nicht auch bei der Wärmebox!
Wünsche: An einem arbeitet gerade HaDi-RC. Mittels neuer Firmware ist dann das Speichern der genutzten Kapazität des Versorgungsakkus gewährleistet. Dann geht die bisher gebrauchte Kapazität nicht verloren wenn die Elektronik aus (spannungsfrei) geschaltet wurde. In diesem Zusammenhang täte ich mir die Abschaltung bei LiPo einstellbar zwischen 9,3V (3,1V/Z) und 10,2V (3,4V/Z) wünschen.
Es bleibt also spannend und der Vorteil einer Mikrocontroller-Steuerung liegt auf der Hand ... die Erweiterbarkeit per Software!

Tipp: Wer dabei oder mit diskutieren möchte, sollte sich den >HeatBox Thread< auf RC-Heli-Fan.Org ansehen.

Ergänzung: Die Heatbox wird mit der neuen der neuen Firmware V1.30 ausgeliefert. Die ermöglicht u.a. die Ausgabe und Anzeige der genutzten Kapazität u.v.m.. Zudem wird der Bausatz nur noch in der Hardware-Version 1.21 vertrieben. Bei dieser Version ist kein separater V120 Teilesatz zum Anschluß der Zusatzfunktionen (Display-Licht Auto-Off, Ventilator, Erkennung Externversorgung)  mehr erforderlich, alle Anschlüsse sind direkt auf dem Mainboard herausgeführt. Mehr ist hier nachzulesen: Ha-Di-Projekte


Technische Daten:
Voll Programmierbares Temperatur-Management mit Display
Timer gesteuert:                     1Min. bis 1440Min.
Temp.- Max- und Min-Werte:   20°C bis 50°C
Temp.-Pausen:                       1s bis 60s
Eingangsspannung:                 3s-LiPo, 4s-LiFe oder 10-15V
Aktuelle Preise, siehe:            
HaDi-RC
Ausstattung abhängig:
Energieverbrauch ca:              800mAh (mit 35W Folie)
Außenmaße (HxTxB in mm):    160x200x300
Innen, ohne Verkleidung:         140x160x260
Innen mit Verkleidung:            115x140x200
Gewicht mit 3s-10.000mAh:     1980g
Meine Kosten:
HeatBox 4*16, Alu-Blende, Schalter, Connect-Set, Kleinteile, Heizfolie 35W ca.: 90€
Bauhaus- Box mit -Dämmplatte ca.: 16,-€ und 12,-€




Stand: April/November 2013 (wird bei neuen Funktionen ergänzt!)


#1 bis #23 Baustufenfotos
16 Bilder zur Anzeige/Bedienung
Zurück zum Seiteninhalt | Zurück zum Hauptmenü