F3E Energy limiter tester

Sinds enkele weken ben ik deel van de F3E EDIC werkgroep.
Hier zitten nu in: Trevor uit Australie, en ik.
Het doel is om binnen de F3E subcomissie de toestemming van Energy limiters te gaan regelen, om op de WK 2022 in Muncie USA goedgekeurde limiters te hebben.
Op de WK in Australie was Trevor de F5D (nu F3E) coordinator en heeft daar de gebruikte NEU limiters getest.
Een belangrijk onderdeel van de EDIC werkgroep is limiter testen (naast regelgeving etc)
Geïnspireerd door zijn ontwerp testers ben ik hier nu zelf ook mee begonnen.

Het leek me leuk om dit op het mbf te delen en wellicht wat hulp te krijgen.

De testers van Trevor zien er zo uit, hij heeft er 2.

Op de plek van het blauwe cirkeltje wordt een limiter aangesloten.

Een NEU limiter ziet er zo uit. (deze heeft een vervangen krimpkous)

De werking van de tester.
Spanning en stroom worden voorzien uit een zware voeding of lader, in dit geval nog ondersteund door 4 parallelle F3E Lipo packs (5S 1800 mAh),
Het typische vermogen van een F3E kist, 18V 55A wordt verstookt in een serie weerstanden, gekoeld met een ventilator.
De verbruikte energie wordt gemeten met een meetapparaat, in dit geval een Juntek tester. Deze zijn erg lowbudget, maar werken goed volgens Trevor. De uitlezing is in KWhr, met 3 cijfers achter de komma, 0.001 kWhr = 3.6 Wmin resolutie.
Het ontvanger (Rx) signaal wordt gesimuleerd met een servo tester.
De motor regelaar (ESC) met een RC-switch en solid state relais.

De meetprocedure:
Limiter aansluiten
Voeding aansluiten
Juntek nullen
Meting starten met Rx signaal
Wachten tot de limiter de 1000Wmin heeft bereikt en de load afschakelt
Energie aflezen (in KWhr) en omrekenen naar Wmin.

Ik ben nu zelf een beetje onderdelen aan het verzamelen, ontwerpje maken, wat eerste testjes etc.
Het schema dat ik voor ogen heb ziet er nu zo uit:

DUT = Device under TEST = limiter (NEU of Unilog of PD)
Naast de Juntek meter zet ik er ook een Unilog in. Deze slaat de data op en heeft een betere resolutie, 1 wmin, en is wellicht nauwkeuriger.
Het lijkt me ook fijn om 3 metingen te vergelijken: DUT, Unilog-ref, Juntek. Mocht er iets heel raars uit komen, dan heb je meer duidelijkheid welke fout is. (Zoals de 3 computers in de space shuttle bv.)
Naast een servo tester zet ik er ook een servo in met een wijzertje, dan kun je zien welk signaal de Limiter uitstuurt om de ESC af te schakelen. (Is hier wat mooiers voor?)
Ik wil een Borstel motor ESC gebruiken om af te schakelen. De timing van afschakelen is best kritisch, 60 ms vertraging = 0.1% meetfout. Dit lijkt me het meest representatief.
Een probleempje is nog wel om een ESC te vinden voor borstel motor die 21V en 80A aan kan. Op Aliexpress zijn veel auto/boot ESC's te vinden, maar die gaan in achteruit bij Rx 1ms signaal.
Als er iemand nog een oude F5B Borstel ESC heeft dan zou ik die graag overnemen voor dit project.
Alternatief is een RC switch en relais. (Solid state waarschijnlijk voor de schakel snelheid.. Ik weet niet of een mechanisch relais snel genoeg is, zou kunnen, is een stuk goedkoper)
De load ben ik aan het maken met de heater van een straalkacheltje. 17 Euro.. de draden zijn van Nichrome, met een lage weerstand/temperatuur coëfficiënt. Ik wil niet dat de startstroom veel groter is dan de gemiddelde meetstroom, en dat lijkt goed.
Ik ga de heater opsplitsen in veel losse secties om op 21V te werken ipv 230V en maak ze los schakelbaar. (met bananenstekker aanprikken op messing staf in min leiding). Hiermee is de stroomsterkte grofweg in te stellen.
Daarnaast maakt het een goede ijking mogelijk, mits ik een stuk of 8 goede multimeters kan gebruiken met 10A meetbereik. Met dezelfde setup zijn ook de multimeters te vergelijken, dan gebruik ik 1 load sectie en hang hier de 8 multimeters in serie aan.
Ik heb al eens mijn low budget multimeter vergeleken met een Fluke van het werk, aan een geregelde netvoeding. Zowel spanning als stroom opvallend precies. Maar je moet wel tenminste 1 echt goede meter hebben, liefst een officieel gecertificeerde. Droommodel is Fluke 8846, met 0.05% nauwkeurigheid op 10A. maar die zit wat buiten budget.

De laatste aanvulling is de "Voltage drop compensation"
Als je 3 meters in serie zet is er een significante spanningsval, zowel in de plus als in de min leiding. De meter die aan de accu zijde zit zal daarom de hoogste spanning meten en daarmee de hoogste energie.
Om dit te compenseren zitten de "min referentie" draden gekruist. De positie op de min leiding is te kalibreren om zo de uitlees verschillen te minimaliseren.
Helemaal perfect zal het niet worden oa door verschillen in stekker weerstand bv, maar dan hebben we het hopelijk over 0.01% bijdragen.

Tot zover vandaag.

Ik hoop in dit draadje op constructief meedenken, het is best een compromis tussen wat kan en mooi is en wat het kan kosten. Maar wegdromen mag hoor...

 

Volgens mij heeft Gerben al een paar jaar testers in gebruik.
Die worden ook op de wedstrijden gebruikt om de shunts te testen.

GJ

 

Hij test ook niet op het volledige aandrijf vermogen.
Door tegelijkertijd maar van ieder een andere bron het voltage en de stroom te meten kan je de limiter testen.
De spanningsmeting vraagt nauwelijks vermogen en wanneer je voor de shunt, de stroommeting, een veel lagere spanning gebruikt blijft het vermogen hier ook beperkter.
Je kan dan voor de stroomregeling zeer goed het vermogen in een paar FET's verstoken.

 

Tjarko,
Mijn commentaren heb je reeds per mail ontvangen. Zal ik hier nog even weglaten, ben benieuwd wat de overige respons is.

Groet,
Gerben

 

In de Naviga (section M) is ook zeer intensief met limiters getest en is uiteindelijk een ei gelegd over welke limiters accuraat genoeg zijn om dienst te doen in wedstrijden. Het gaat om de volgende limiters:

• MDLE4 version 1.1 or later
• mlm eLim KLW All versions
• TSS All versions

En in klassen van 21Wh, 60Wh, 120Wh.

 

Ik denk dat ze voor F3E gebonden zijn aan Neu of SM omdat je zit met die exacte limiet.
Maar je kan rommelen met limiters en sommige shunts zit ook af fabriek al een behoorlijk verschil tussen.
Dus ik denk dat het de bedoeling is om te controleren op fraude maar ook om de limiters met grote afwijkingen eruit te halen.

GJ

 

Eric,

Heel erg bedankt voor de tip over Naviga M
Mooi om de website te lezen.
Vergelijkbare limiters
+/-1% nauwkeurigheid
Aftapen van de programmeer poorten van de Unilog, daar hadden wij ook aan zitten denken, maar hier doen ze dat al!

Unilog met alle programmeerpoorten afgetaped en 1 veilige niet-verwijderbare sticker (demo met groen plakbandje)
De echte stickers zijn doorlopend uniek genummerd en kosten 40 Euro voor een rol van 250 stuks..

De boten jongens doen dat al zo.. van de Naviga M website
http://www.naviga.org/section_m/index.php/2019/05/22/safety-stickers/





Tjarko

 

Waarom niet Sm vragen om een firmware, vergelijkbaar met F5J?