Spanningsdeler

[barrymossel]

Ik wil graag een LiPo monitor maken met een ATtiny of Arduino. Ik mag dus maximaal spanning meten van 5V. Bij cel 2 zit je maximaal dus al op 8,4V. Met een spanningsdeler kan ik dat naar beneden brengen. Maar ik wil graag even zeker weten of ik nu geen denkfout maak:

Bij twee 10K weerstanden breng ik 8,4V naar 4,2. Bij 10K en 20K breng ik 12,6V (3 cellen) ook naar 4,2V en met 10K en 30K gaan 4 cellen met max. 16,8V ook naar 4,2V.

Klopt dit in theorie? En in de praktijk ook? Of maak ik ergens nog een denkfout?

[memphis]

Theoretisch zit je goed, in de praktijk moet je de ingangsimpedantie van de processor ook meenemen. Als dat enkele MOhms is is dat bij 10k niet zo'n probleem, is het 100k kan dat op 10k een aardige meetfout geven.

[barrymossel]

memphis schreef op donderdag 07 april 2016 @ 22:24:
Theoretisch zit je goed, in de praktijk moet je de ingangsimpedantie van de processor ook meenemen. Als dat enkele MOhms is is dat bij 10k niet zo'n probleem, is het 100k kan dat op 10k een aardige meetfout geven.

Thanks. En hoe weet ik wat die impedantie is? Datasheet?

[Sissors]

Datasheet geeft dat op ja. Een (mogelijk) probleem is, is dat de ingangsimpedantie van en ADC vaak wat complexer is (switchende capaciteit). Normaal gesproken staan maximale impedanties waarbij de ADC performance is gespecificeerd wel in de datasheet.

[vincent_1971]

Ik zou voor een lineaire dc-dc converter gaan. LM2596 DC-DC b.v.

[memphis]

DC-DC converters voor een spanningsmeeting?

Gewoon Opamps in spanningsvolgers gebruiken

[barrymossel]

Mensen, ik vraag iets basics wat ik al niet helemaal begrijp (anders vraag ik het niet). Als je met alternatieve ideeën kom, leg dat dan even uit, of geef een link met (eenvoudige) uitleg Please

[Techneut]

TS, inderdaad, dat is duidelijk, een denkfout van de bovenste plank, eentje die ik evengoed wel eens vaker tegenkom, dus schaam je niet.
Hoe je die impedantie te weten komt? Tja, misschien via de datasheet. Geeft die geen helderheid, dan is het meten is weten. Maar je hebt het over een monitor en als die een sterk wisselende belasting heeft, wat ik goed mogelijk acht, schiet je met een spanningsdeler, wat voor eentje dan ook, weinig op. Je zou voor de aardigheid kunnen beginnen het te proberen met de berekende weerstanden en kijken (niet schrikken) wat de spanning doet. Want 10 k op een spanning van 4,2 V trekt een stroom van maar 0,42 mA. Ik weet bijna zeker dat die monitor veel meer gebruikt. Met andere woorden je houdt met die weerstanden nauwelijks spanning over op de monitor.

Een spanningsdeler is voor zoiets helemaal niet de juiste oplossing, gewoon omdat deze veel lagere waarden voor beide weerstanden zou moeten hebben. Dus in no-time een lege batterij. Er is dan ook maar één echt passende oplossing en dat is die van vincent_1971. En dat komt neer op een eenvoudige voeding die een stroom kan trekken die overeenkomt met die van de monitor. Eenvoudiger kan ik het niet maken.

[ Voor 7% gewijzigd door Techneut op 07-04-2016 23:24 ]

[Samoht93]

De TS heeft het over meten niet over voeden. Voor het meten van de accuspanning is een weerstand deler prima. ( mits je de juiste waardes kiest).
Als je die meter wilt voeden uit de accu dan heb je een regelaar nodig.

[barrymossel]

Ja, inderdaad. Ik wil het volgende:

• Spanning meten van 4 cellen (minimaal 3,3V bijv.)
• Wanneer één van de cellen hieronder komt, de gehele load (ook monitor zelf) afschakelen

Ik leer dit allemaal pas net. Ook programmeren met Arduino is nog nieuw (snap het wel), maar dat gaat wel lukken, dit is basic. Alleen moet dan de spanning wel 0-5V zijn.

[Techneut]

In dat geval heb ik het woord monitor verkeerd begrepen en bedoel je er waarschijnlijk een opstelling mee die nauwelijks stroom vraagt. Als dat zo is, dan kun je met die weerstanden zeker wel uit de voeten.

[lutkeveld]

Kan prima lijkt mij. Cel 1 rechstreeks, cel 2 halveren, cel 3 in drie etc zal wel werken. Let op dat voltage cel 2 dan waarde cel 2 min de waarde van cel 1 is. Anders wordt de meting snel beinvloedt door celimbalans.

[barrymossel]

lutkeveld schreef op donderdag 07 april 2016 @ 23:29:
Kan prima lijkt mij. Cel 1 rechstreeks, cel 2 halveren, cel 3 in drie etc zal wel werken. Let op dat voltage cel 2 dan waarde cel 2 min de waarde van cel 1 is. Anders wordt de meting snel beinvloedt door celimbalans.

Die snapte ik, maar die spanningsdelers zijn nieuw voor mij...

Als je nu nog even de mosfets etc. uitlegt Het programmeren lukt me wel, maar de hardware is wat lastiger (en nieuwer...).

[memphis]

Volgens mij vraagt TS alleen iets over de spanningsdeling voor de te meten spenning en niet het voeden van de Arduino

Een opamp heeft een hele hoge ingangsimpedantie en als een spanningsvolger stuurt het de uitgang laagohmig aan welke je prima op iedere Arduino/PIC/ATtiny kan aansluiten.

Als je de processor met een andere voeding voedt kan je ook aan een CD4052 denken. dit is een 2-polig - 4 standen elektronisch relais waarmee je de cellen om en om kan schakelen naar 1 meetingang

[Sissors]

Een opamp kan, maar als het niet nodig is is het een beetje zonde van de moeite. Oftewel stap 1 is kijken in de datasheet (of google, je bent niet de eerste die een spanningsdeler aan een Arduino hangt ) wat daarin gespecced is als maximum impedantie op de ADC. Als dat nu problemen geeft in combinatie met de spanningsdeler dan kan je gaan kijken naar bijvoorbeeld een opamp als buffer ertussen.

[EHelmond]

ik heb het even opgezocht.

uit de datasheet van een atmega328P (ofwel arduino) (pagina 244)

http://www.atmel.com/imag...8p_datasheet_complete.pdf

The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately 10 k or less. If such a
source is used, the sampling time will be negligible. If a source with higher impedance is used, the sampling
time will depend on how long time the source needs to charge the S/H capacitor, with can vary widely. The user
is recommended to only use low impedance sources with slowly varying signals, since this minimizes the
required charge transfer to the S/H capacitor

10k dus

stel dat je dat niet red zet dan een opamp als spanningsvolger na je weerstandsdeler. zoals hier



op een breadboard ziet dat er ongeveer zo uit



ik zou alleen nog wel even een condensatorover de voedingspinnen van de opamp zetten.

op de linker +5 zet je dan de spanning die je wil meten. op de load sluit je adc pin aan

plaatjes gejat van http://www.learningaboute...ge-stabilizer-circuit.php

[ Voor 3% gewijzigd door EHelmond op 08-04-2016 08:29 ]

[Delichon]

Naar mijn idee klopt je denkwijze wel. Ik neem aan dat er een constant voltage uit je accu komt. Dus impedantie en reactie tijd zijn niet van belang tijdens het meten. Het zal gaan om milliseconden wat dit schema makkelijk kan.

Let er alleen wel op dat je de weerstanden in de goede volgorde doet. Anders meet je bij de 3 cellen ipv. 4.2v de 8.4v

[jeroen3]

Geen van bovenstaande circuits houd rekening met de bandbreedte van je ADC en opamp, en mogelijke transients op de input, ik neem aan dat er ook een belasting (motor) aan de lipo zit?

Daarnaast, de opamp is optioneel. Neem de ADC van de ATMega328, die heeft een Rain van 100 Mohm.
Dat is praktisch oneindig, en wanneer de ADC niet sampled. Deze ingangsweerstand neemt af naarmate je vaker de sample&hold oplaad. Wanneer je dit één in een seconde doet merk je dat niet (14pF) ga je dat echter continu doen bijvoorbeeld op 75 Khz maximale free-running mode, dan heeft dat effect.
Wat je dus nodig hebt voor een simpel maar toch goed inputcircuit is het volgende:
- Een hoogimpedante weerstanddeling, ~50k.
- Twee 1nF ceramische condensatoren (naar gnd), dat zet de bandbreedte op iets van 2500 Hz, meer dan zat gok ik zo. Een voor de opamp, en één na de opamp vlakbij de adc input pin, na een weerstand van 1k, want je mag geen condensator direct aan de opamp knopen.
- Een zenerdiode. Deze moet de opamp berschermen tegen spanningen boven de maximale rating. Deze komt naast de condensator in het schema. Een setje clamp (bat54s) mag er bij voor extra bescherming.
- Een TVS diode voor ESD en motor/relais back-emf.
- Een rail-to-rail opamp (MCP6001 bijvoorbeeld), je gaat toch niet +- 100mV van de voeding meten. In voltage buffer modus.
- Na de opamp komen bovengenoemde 1k en 1nf.
- Optioneel nogmaals een bat54s, als je geen rail-to-rail opamp gebruik, of als de opamp hogere voedingspanning heeft dan Vref.

Je kunt de opamp overslaan als je ééns per 1 seconde ofzo de spanning meet. Dan is een ~50k weerstandsdeling met 100nF condensator en zenerdiode/clamping voldoende. Maar als je sneller wil meten, dan zul je een complexer circuit nodig hebben.

[Sissors]

Gezien ze hem speccen op 10kOhm ga ik ervanuit dat hij prima werkt met 10kOhm, ook als je vaker meet. En laten we wel wezen, een 2mV ernaast zitten is ook niet heel relevant hier.

Een capaciteit als er hoog frequente troep op de voeding staat kan helpen (ik geloof dat het bij de Atmega mag, maar dat is niet altijd het geval) inderdaad, en als je veilig wil zijn kan je een enkele clamp naar voeding erin doen, al zie ik dat niet heel snel een probleem worden. Al het andere is nodeloos complex, TS maakt duidelijk dat hij gewoon een beginner is hierin, en dit lijkt mij echt gigantische overkill voor zoiets. Ook hebben wij echt verschillende definities van een simpel inputcircuit, als we van twee weerstanden nu naar twee weerstanden, een aantal condensatoren, 4 diodes ondertussen, meer weerstanden en een opamp.