Grundlagen

Die Spannung, die ein Akku liefert, lässt mit einer gewissen Genauigkeit Rückschlüsse auf den Ladezustand bzw. die verbleibende Kapazität zu. Die Akkuspannung kann der TonUINO mit nur geringer zusätzlicher Beschaltung überwachen und so bei geringem Ladezustand Hinweistöne abspielen und sich später bei entladenem Akku sogar selbst abschalten, um den Akku vor Beschädigung durch Tiefentladung zu schützen.

Hierzu muss der Typ des Akkus bekannt sein und die Spannung direkt am Akku abgegriffen werden. Ein Abgriff der Spannung hinter einer stabilisierenden Elektronik (Step-Up-Wandler, Ausgang einer Power Bank) lässt keine aussagefähige Überwachung mehr zu.
Damit kann die Überwachung der Akkuspannung bei handelsüblichen Power Banks nicht angewendet werden, da der Zugriff auf die Akkuspannung ohne Öffnung des Gehäuses nicht möglich ist.

Bei geringer Spannung gibt der TonUINO in Abständen ein Hinweissignal, um an den notwendigen Ladevorgang zu erinnern.
Bei weiter gesunkener Spannung schaltet sich der TonUINO ab, um den angeschlossenen Akku vor einer Tiefentladung (und damit einer Beschädigung) zu schützen.

Da die Schwellwerte für die Signalisierung abhängig vom verwedeten Akku Typ sind, ist es unerlässlich, dass der Akku Typ zuverlässig bekannt ist und auch die Software des TonUINO auf die entsprechenden Schwellwerte angepasst wurde.

Akku Typen und Schwellwerte

Zur Verwendung im TonUINO werden im Handel 3 Akku Typen angeboten, die sich in ihren Eigenschaften und ganz besonders im Verlauf der Spannungskurve während der Entladung unterscheiden, so dass die Schwellwerte passend zum Akku Typ eingestellt werden müssen.
  1. Lithium-Ionen Akku (LiIon)
    Akku Nennspannung = 3,7 V
    Akku Ladeendspannung = 4,2 V
    Akku Entladeschlussspannung = 2,5 V

  2. Lithium-Eisen-Phosphat Akku (LiFePO4)
    Akku Nennspannung = 3,4 V
    Akku Ladeendspannung = 3,65 V
    Akku Entladeschlussspannung = 2,5 V

  3. Lithium-Polymer Akku (LiPo)
    Akku Nennspannung = 3,7 V
    Akku Ladeendspannung = 4,2 V
    Akku Entladeschlussspannung = 3,0 V

Anpassung der Software an die Schwellwerte

Die Schwellwerte für Warnung und Abschaltung sind in der Software schon für 2 übliche Akku-Typen voreingestellt, müssen aber vor der Compilierung entsprechend ausgewählt werden. Die Auswahl erfolgt in diesem Fall nicht. wie sonst üblich, über "defines" sondern durch Aktivierung / Deaktivierung der Programmzeilen mit den Schwellwerten im Abschnitt "BAT_VOLTAGE_MEASUREMENT":
// for Li-Ion
inline constexpr float batVoltageLow = 2.95;
inline constexpr float batVoltageEmpty = 2.90;
// for Li-PO
//inline constexpr float batVoltageLow = 3.40;
//inline constexpr float batVoltageEmpty = 3.20;

Schaltung zur Spannungsüberwachung

Nebenstehend der Schaltungsausschnitt mit dem empfohlenem Spannungsteiler (siehe dazu "constants.hpp") aus R9 und R10