Jump to content

    

Контроль напряжения на отдельном элементе батареи

Да уж, страсти не шуточные :)

 

Аргументов давно нет и с самого начала не было. Есть факты.

Всего сообщений в теме 102. Стартер испарился на 49, кажется.... Возможно, догадался, что сама постановка задачи смысла большого не имеет.

Для Вас большого смысла не имеет, но задача мне поставлена вполне конкретная и решать её, так или иначе, придётся. Возможно, Вы так решили, потому что я не сообщил что я дальше буду делать с этими измеренными напряжениями. Не сообщил потому что дальнейшая обработка этих значений мне подсилу, проблема в их выделении. И чтобы конкретизировать задачу, этот момент я опустил.

 

Насчёт МК на каждый канал. В нашем городе из STM ов только STM8S103K3T6C по 60 рублей, с обвесом выйдет дороже чем вариант по схеме от ArtemKAD (это если рассматривать этот вариант с точки зрения доступности). И то не факт, что они есть в необходимом количестве. Но, если чесно, пересмотрел свое мнение по этому варианту, а погрешности о которых говорил ArtemKAD, мне кажется, можно скомпенсировать калибровкой, и в конечном итоге привести данные на выходе всех МК к общему виду. Но учитывая цену пока этот вариант отложу...

Попробую на макетке схему на ОУ...

 

Поигрался немного с ПНЧ на cd4046 (без фапч) - стабильность не впечатляет, но наверно этого и столило ожидать..

Share this post


Link to post
Share on other sites
... я не сообщил что я дальше буду делать с этими измеренными напряжениями. Не сообщил потому что дальнейшая обработка этих значений мне подсилу, проблема в их выделении. И чтобы конкретизировать задачу, этот момент я опустил.

А Вы партизан :). Как бы писали, что запомнить первую вывалившуюся батарею. А на самом деле что надо - оцифровать разрядные х-ки?

В нашем городе из STM ов только STM8S103K3T6C по 60 рублей, ...

Ну кроме Вашего города есть интернет магазины с отсылкой по почте, и кроме STM есть мк. А кто-то писал на первом месте надежность.

Предполагаю это единичная поделка?

P.S. А на какую цену Вы рассчитываете?

Share this post


Link to post
Share on other sites
А Вы партизан :). Как бы писали, что запомнить первую вывалившуюся батарею. А на самом деле что надо - оцифровать разрядные х-ки?

 

Ну кроме Вашего города есть интернет магазины с отсылкой по почте, и кроме STM есть мк. А кто-то писал на первом месте надежность.

Предполагаю это единичная поделка?

P.S. А на какую цену Вы рассчитываете?

При разряде определить какая батарея первая разрядилась до 10,8 и по достижению этого напряжения на любом аккумуляторе прекращать разряд. В течение разряда через определённые промежутки времени фиксировать напряжение на каждой батарее и время измерения, с последующей возможностью считать полученные значения для формирования протокола измерений.

Таких поделок пока требуется изготовить 3 штуки.

Честно говоря я и с СТМами то не работал) в основном АВР и немного ПИК. Есть опыт изготовления устройства для измерения переменного тока на АВР с отдалённо схожим набором функций.

Цена чем меньше тем, конечно, лучше, предел был выставлен в 1000р на девайс, но по предварительным расчётам большую часть займет силовая часть, то есть на мозг устройства останется рублей 300.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Да уж, страсти не шуточные :)

 

Попробую на макетке схему на ОУ...

макетка - верное решение :)

поясню:

для верхнего аккумулятора напряжение на неинвертирующем входе при заряженном аккумуляторе будет (13.8/(100к+10к))*10к=5В, при заряжающемся аккумуляторе 14,8*4В будет порядка 5.5В. не сгорит, но мерить будет погоду на марсе. поэтому оставтьте место для резистора от инвертирующего входа на землю и пересчитайте номиналы. это без учета того, что многие, даже неплохие ОУ имеют свойство инвертировать сигнал близкий к напряжению питания и/или малых коэф. усиления (до 0,3В от напряжения питания). те, кто гарантировано этого не делают иногда упоминают в даташитах, типа фича "Unity Gain Stable" или "No Phase Reversal". Причем большинство моделей этот момент не учитывают, сталкивался на MCP6хх.

можно конечно оу питать от бОльшего напряжения, тогда придется защищить входы мк или ставить промежуточноый оу - вообще кривые варианты, если говорим о надежности.

 

еще о точности

в первом приближении учитывайте - разрешение ацп не является точностью, для точности есть отдельные параметры. вас в первую очередь должен интересовать total unadjusted error (ошибка неустраняемая калибровкой, в вольном переводе) - как правило 3-5 единиц младшего разряда, т.е. для 10-битного ацп это 0,2-0,5%. + погрешность ОУ, + 4-5 резисторов по 1% (погрешность складывается) + погрешность опорного напряжения. статические устраняются калибровкой, температурно-зависимые сложнее, но скорее всего Вас устроят.

если изделие единичное - откалибруйте каждый канал по двум точкам и на остальное забейте, введете поправочные коэф-ты типа y= kx+b для каждого канала и нормально будет. дальше лезть в серьезную метрологию смысла нет, не та задача.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
для верхнего аккумулятора напряжение на неинвертирующем входе при заряженном аккумуляторе будет (4*13.8/(100к+10к))*10к=5В, при заряжающемся аккумуляторе 14,8*4В будет порядка 5.5В. не сгорит, но мерить будет погоду на марсе.

 

Открываем доку на не какой нибудь крутой LMC6464 (который меряет при подавлении синфазника более 50dB в диапазоне -0,1...(Vcc+0,25)V ) , а на самый простой LM2901A http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2901.pdf , находим там Common-Mode Input Voltage Range и смотрим что там написано. А там написаны рабочие входные напряжения ОУ = 0...(Vcc-2)V . Надеюсь какое взять питающее напряжение для того, что-бы ОУ не мерял "погоду на марсе" при 6В на входе из этого параметра понятно? ;)

 

 

те, кто гарантировано этого не делают иногда упоминают в даташитах, типа фича "Unity Gain Stable" или "No Phase Reversal".

Есть такие "фичи". Но это больше относится к не сильно современным ОУ которые имели паршивое свойство без фазовой компенсации начинать свистеть (самовозбуждаться). Сейчас такие камни или вымирают как динозавры или имеют потрясающие параметры по быстродействию (бо устойчивости в конкретной схеме самому придется позаботиться). Но это не наш случай...

 

ЗЫ. Единственное, есть тут одна особенность если все-же использовать LM-ку. У нее есть минимально гарантированное выходное напряжение (максимум 0,7В в полном диапазоне температур). Т.е. подобная схема на LM2901 начнет врать (завышать напряжение) если напряжение на банке снизится ниже 7В.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Фичи, камни, девайсы... да еще и фазовая компенсация возникла.

По-русски можно изложить задачу внятно? Это что, стенд для приемо-сдаточных испытаний с фиксацией протокола на мелованой бумаге?

Или все же просто желание предотвратить глубокий разряд одного из аккумуляторов? А все протоколы - просто придумать себе какую-нибудь дополнительную работу.

Кто протоколы постоянно читать будет? Пользователь батареи?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Честно говоря я и с СТМами то не работал) в основном АВР и немного ПИК.

тогда и не надо, делайте на чем привыкли, быстрее будет.

и еще - может microwatt прав, если измерения не выводятся в реальном времени, не ведется автоматический анализ, то они никому не нужны. может проще поставить 4 компаратора и треггер с лампочкой? но если в целях саморазвития, тогда стоит :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Цена чем меньше тем, конечно, лучше, предел был выставлен в 1000р на девайс, но по предварительным расчётам большую часть займет силовая часть, то есть на мозг устройства останется рублей 300.

Ну раз такая жадность, то...

Берем стабилитроны термостабильные и самые простые резисторы...

Вычитаем из 10.8 (минимальное) или 14 (максимальное) вольт 10. Влезаем в диапазон АЦП ПИКа с питанием 5 вольт.

Землю делаем в самой середине. От "верхней" батарейки придется вычесть еще вольт 12. "Нижние" батарейки включаем иначе - батарейка - стабилитрон - резистор - +питания контроллера (на TL431).

Тут придется взять коробку стабилитронов и отбирать их. Минут несколько... И никаких ОУ и точных делителей.

Share this post


Link to post
Share on other sites

М-да...

да еще и фазовая компенсация возникла.

Она не возникла, ее приплели ;) .

Берем стабилитроны термостабильные и самые простые резисторы...

Вычитаем из 10.8 (минимальное) или 14 (максимальное) вольт 10. Влезаем в диапазон АЦП ПИКа с питанием 5 вольт.

Землю делаем в самой середине. От "верхней" батарейки придется вычесть еще вольт 12. "Нижние" батарейки включаем иначе - батарейка - стабилитрон - резистор - +питания контроллера (на TL431).

Тут придется взять коробку стабилитронов и отбирать их. Минут несколько... И никаких ОУ и точных делителей.

И получаем нечто плавающее по времени и в диапазоне температур с точностью +/- лапоть. Достаточно просто резисторов...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сотню с лишним сообщений я постоял в сторонке и просто понаблюдал. Очень показательная тема. Демонстрирует полную несостоятельность в решении простых но не типовых инженерных задач.

Договорились уже до отдельного микроконтроллера на каждую батарею и... считаем деньги на экзотические ОУ, не досчитав схему.

 

Перебирается все, что когда-то мимоходом проходили. Попытки свести все к единственному когда-то изученному в школе примеру.

Не понимаем цель. Вот вбили в голову, что нужно отображать напряжение на каждой батарее, не совсем понимая куда и кому это отображение выводить и с какой реально требуемой точностью.

 

Как решается эта задача с минимальным системотехническим опытом?

Вариант1. Коль есть микроконтроллер, то он умеет вычислять, наверное.

Ставим масштабирующий делитель на 1,2...4 батареи и через АЦП измеряем 4 значения. Можно аналоговый коммутатор, можно МК с многоканальным АЦП. Далее, масштабируя и вычитая показания, легко определить напряжения на каждом аккумуляторе. Никаких ОУ не нужно. На какой цветной принтер или 3D дисплей потом выведутся показания - отдельный , чисто оформительский вопрос.

 

Вариант 2. Нужно в общем-то не выводить графики, а просто поймать момент, когда одна из батарей слишком сильно разрядилась. Ставим копеечный компаратор на TL431 параллельно каждой батарее и выводим через оптронное ИЛИ это в одно, удобное для системы управления, место. Получаем логический сигнал "пора выключать". Понятно, что для проектирования такого компаратора минимальные схемотехнические знания все-таки нужны.

 

Вариант 3. Возможно, самый реальный, практический. Это UPS. Просто есть проблема с разбалансировкой заряда составной батареи.

Выключаем батарею по минимуму суммарного напряжения (43.2В). А всю остальную энергию ума направляем на решение основной задачи - балансировка при заряде. Это есть главная проблема в составных батареях, но это уже совершенно другая задача и тема.

 

Точности порогов тоже нужно уметь оценивать практичеки. Пока мысль, обычно, не идет далее доступной разрядности АЦП контроллера и резисторов в 0.01%. Попался МК с 10 разрядами - 0.1%, попался с 16-ю - точность автоматом возрастает. Разрядность АЦП - вовсе не его точность, часто об этом забывают.

Меж тем, 1% резисторов с частичной , ступенчатой, подстройкой вполне достаточно и сама задача более 1-2% точности не требует.

 

Ну. так где-то и давайте без обид. Тут не ставится цель кого-то задеть персонально, я в свое время городил тоже несуразное и более опытные люди куда более жестко это критиковали, без реверансов. Тут не губы надувать, а работать осмысленно надо.

Share this post


Link to post
Share on other sites
И получаем нечто плавающее по времени и в диапазоне температур с точностью +/- лапоть. Достаточно просто резисторов...

Написано же было про термостабильные стабилитроны. Точность нужна десятая вольта. Вы полагаете, что уйдет больше?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Договорились уже до отдельного микроконтроллера на каждую батарею и... считаем деньги на экзотические ОУ, не досчитав схему.

зря так, решение хорошо своей масштабируемостью и затратами на разработку - спроектировал одну плату, одну программу, изолированный внешний интерфейс и тиражируй, хоть 1 хоть 200 аккумуляторов подключай :) при желании еще с контролем токов и любых других параметров.

 

а для начинающего - может и лучше 4 делителя и мк с 12-битным ацп, точность я посчитал, здесь приводить не буду :) или оу

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

в общем не поленился, накидал нормальную схему для варианта мк на аккум с работой в сети, самому интересно стало

 

цепи контроля тока, внешнего датчика температуры, i2c, up down level - опционально

 

внешний интерфейс - 485 (ограничение по скорости 9600) и требует внешнего питания 5В, зато стандартный интерефейс без извратов. целпяй сеть датчиков к компу и сразу любые логи пиши.

 

мк в корпусе tqfp32 - чуть дороже, но плату можно на коленке сделать, если плата заказная или опытный ЛУТер, тогда можно в корпусе TSOP20, все равно бОльшая часть ножек не испльзуется

на i2c можно также прицепить что понадобится - память, RTC...

в принципе на оставшиеся ноги можно прицепить джамперы и адрес на 485 ими задавать, либо конфигурировать через тот же 485.

 

мк в принципе можно любой, к чему душа лежит

 

теоретическая наихудшая начальная точность без калибровки порядка 5%, т.е. при входном диапазоне 20В ошибка до 1В. 2.5% питание, 2*1% резисторы делителя, 0,4% ацп.

в реальности наверное будет существенно лучше - 1-2%, но калибровка все равно нужна. или использовать внешнюю опору, тогда будет лучше без калибровки.

чтобы гарантиированно уложиться в +-0,1В без калибровки нужна полная погрешность тракта не хуже 0,5% или 0,7% если диапазон 15В (R5 заменить на 20 кОм). приличная опора лучше 0,5% - стоит порядка 50руб. при малом или среднем количестве по моему лучше сделать автоматизированный процесс калибровки.

 

post-5482-1360691051_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
... предел был выставлен в 1000р на девайс, но по предварительным расчётам большую часть займет силовая часть, то есть на мозг устройства останется рублей 300.

А эти 300 что - цена комплектующих без платы и корпуса?

Фотошаблон как раз, если склероз не изменяет, стоит рублей 900 :).

Надо учесть стоимость и таких деталей:

- входной разъем

- две кнопки для калибровки или ... или еще разъем для считывания и одновременно для управления калибровкой

- возможно разъем для программирования

- возможно индикатор для визуализации для номера первой выпавшей батареи

То что нужно в реалии надо учесть, а то Вам придется доплачивать заказчику :).

Ток Вы указали, а как на счет температурного диапазона?

Планируется ли отключать устройство на время заряда АБ?

Теперь о минимуме схемотехники.

Если не хотите думать о переходном (и его собственном) сопротивлении соединителя батарей (на сколько окислился контакт, на сколько хорошо затянута гайка и т.д. ), то мерить напряжение надо непосредственно на клеммах АБ. При этом, если выбираете вариант один аккумулятор-один мк легко вписываетесь в 0.1 вольт. Если диф.усилители и мк с землей в "средней" точке соединения аккумуляторов - то же протискиваетесь.

Если земля на "краю" - как в первом посте, то гарантии нет (при разумных затратах на калибровку).

 

Если "наплюнуть" на всякие там контакты, то надо идти по пути китайских товарищей - Tanya написала как, в этом случае укладываетесь в честные разряды (8) АЦП мк.

 

зря так,...

Это убеждение ФС (ФС = флуд-стартер =зачинатель и провокатор флуда в топике). Другое дело на сколько оно верно. Для технического решения я бы сделал число мк = число аккумуляторов +1 :). Но задачка, как предполагаю, на уровне для дома, для семьи с жестким ограничением по цене комплектующих.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вариант 2. Нужно в общем-то не выводить графики, а просто поймать момент, когда одна из батарей слишком сильно разрядилась. Ставим копеечный компаратор на TL431 параллельно каждой батарее и выводим через оптронное ИЛИ это в одно, удобное для системы управления, место. Получаем логический сигнал "пора выключать". Понятно, что для проектирования такого компаратора минимальные схемотехнические знания все-таки нужны.

Поскольку у автора по-видимому все таймеры ATmega8 всё-таки ушли на реализацию часов, потому что иначе никак не возможно объяснить до сих пор нереализованность решения на двухстадийных интеграторах, то поддерживаю данную идею.

 

Только здесь надо добавить ДУ, т.е. включающий оптрон, и выходы соединить по ИЛИ после буферов, иначе не узнать номер, который фиксировать, например, четырьмя RS-триггерами и показывать светодиодами, а выход ИЛИ подать на оптрон, которым нажимать кнопку СТОП любого подходящего китайского секундомера.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this