Źródło napięcia odniesienia. Dokładny odczyt napięcia ADC z Atmegi 328

Witam

Chciałbym zrobić sobie odczyt napięcia z Aku 18650 wykorzystując analog 10 bitowy z mikrokontrolera.
Biorąc pod uwagę źródła zasilania, zakłócenia ADC odczyty nie są dokladne
2x18650 szeregowo napięcie na mierniku 8.23 na odczycie wahania 8-9V. Chciałbym uzyskać bardziej precyzyjne odczyty.
1. Czy warto dołożyć ADC przetwornik I2C 16 bitowy?
2. Czy zastosowanie źródła napięcia odniesienia rozwiązałoby problem?

Atmege mam tak jak na schemacie podłączoną.

To pokaż jeszcze jak podłączyłeś oba ogniwa do ADC i jak wygląda funkcja pomiaru.
Jeżeli wynik pomiaru ma błąd rzędu 6%, to coś jest zdecydowanie źle.

Wrzucam schemat wartość napięcia z oporników jest 10 razy mniejsza około 0,8V. Program przelicza to x10 i pokazuje napięcie. Nie wiem czy to jest dobra droga?
Dodam jeszcze że kwarc mam 16mhz przy zasilaniu 3.3V to też ma wpływ na te rozrzuty pomiarów?
Pomiar napięcia wysyłam drogą radiową na 433mHz żeby po wyzwoleniu w nadajniku miec info o stanie aku. Jeśli trzeba mogę wrzucić program nie jestem programistą i nie wiem czy programowo też trzeba zrobić jakąś zmianę. Wszystko dobrze działa tylko z nadajnika te pomiary strasznie skaczą z każdym wyzwoleniem w nadajniku mam inny pomiar od 7.5 do 9V.

Pokaż kod, bo może tam masz błąd. Kiedy dokonujesz pomiaru? Jak wygląda PCB? Nadajnik radiowy może impulsowo pobierać znaczne prądy, sieje też zakłóceniami, więc jeśli obwód jest źle zaprojektowany, to po prostu będziesz łapał śmieci. Jaką masz wartość nap. referencyjnego?

Maksymalne napięcie ogniwa to 4,25 V, co dla dwóch ogniw daje 8,50 V.
Użycie dzielnika 1:10 spowoduje, że na wejściu ADC będzie maksymalnie 0,85 V. Nie wiemy jakie jest napięcie odniesienia, więc trudno powiedzieć czy optymalnie wykorzystujesz zakres przetwarzania ADC.
Problemem jest duża wartość rezystora R3, który ogranicza prąd ładowania kondensatora S/H w ADC. Stała czasowa takiego układu uniemożliwia wykonanie pomiaru prawidłowo, ponieważ Atmega nie ma regulacji czasu samplowania.
Możesz to poprawić na 2 sposoby:
- Równolegle do R1 możesz dodać kondensator o pojemności >100x większej od pojemności kondensatora S/H w ADC. W praktyce 10-100 nF powinno pomóc, ale pogorszy dynamikę odczytów.
- Między R1 a PC0 włączyć wzmacniacz operacyjny R2R w układzie wtórnika napięciowego. W takiej konfiguracji możesz mierzyć znacznie szybsze zmiany. Możesz też zwiększyć wartość rezystorów w dzielniku, np. 10x, a wtedy dla dobrze dobranego wzmacniacza, prąd jałowy będzie mniejszy niż aktualny prąd dzielnika.

tmf napisał:

Pokaż kod, bo może tam masz błąd. Kiedy dokonujesz pomiaru? Jak wygląda PCB? Nadajnik radiowy może impulsowo pobierać znaczne prądy, sieje też zakłóceniami, więc jeśli obwód jest źle zaprojektowany, to po prostu będziesz łapał śmieci. Jaką masz wartość nap. referencyjnego?

Proszę program nadajnika


Moduł Radiowy Odbiornik/Nadajnik Lora e32TTL100 3KM.Zasada działania jak na schemacie poniżej wciskam przycisk ładuje się kondensator włącza układ na kilka sekund wysyła sygnał z informacją napięcia i wyłącza się czekając na kolejne naciśnięcie. PCB jeszcze nie projektowałem hmm właśnie jak to teraz zaprojektować żeby nie zbierało zakłóceń.
Nie bardzo rozumiem te napięcie referencyjne?

Moderowany przez Marek_Skalski:

Poprawiłem pisownię i dodałem znaczniki syntax.

Marek_Skalski napisał:

Między R1 a PC0 włączyć wzmacniacz operacyjny R2R w układzie wtórnika napięciowego. W takiej konfiguracji możesz mierzyć znacznie szybsze zmiany. Możesz też zwiększyć wartość rezystorów w dzielniku, np. 10x, a wtedy dla dobrze dobranego wzmacniacza, prąd jałowy będzie mniejszy niż aktualny prąd dzielnika.

Nie bardzo wiem o co chodzi.

Równolegle do R1 dodaj kondensator o pojemności >10 nF, może być 100 nF. Wyniki pomiarów będą bardziej stabilne.
Prąd samorozładowania ogniwa i tak jest większy, więc nie ma sensu pakować tam dodatkowych układów.
Możesz jeszcze poprawić jakość pomiarów zwiększając wartość R1, na przykład wstawić tam rezystor 47k, co zwiększy napięcie pomiarowe do około 2,7 V. W ten sposób wykorzystasz 80% zakresu przetwarzania, a nie 24% jak masz teraz.

Oj, Arduino. Nas interesuje konfiguracja ADC i sposób wykonania pomiaru. Niestety nie mam pojęcia jak ADC konfiguruje Arduino.
Źreódłem błędów mogą być też operacje na float, które prowadzisz. Najlepiej prześli gołe wartości otrzymane z ADC i sprawdź, czy one też wariują.

Nie wiem dlaczego są takie rozbieżności dokładnie na tych opornikach mam napięcie od 6 do 6.9V w ogóle nie ma bliżej tych 8V. Straszna lipa z tym pomiarem wychodzi. Wpiąłem równolegle kondensator 100nF na opornik 10k potem zmieniłem na 47uF 5.7-7V pokazuje. Odbiornik podłączyłem do portu USB i na monitorze w Arduino pokazuje 6.2 a na tel dostaje powiadomienie 6.6V.
Panowie poratujcie jak to ugryźć już tydzień nad tym siedzę. Nie spodziewam się tu super dokładności ale niech ten pomiar będzie jakiś realny do zaakceptowania.

Witam,

Po pierwsze, źródło napięcia odniesienia musi być zbliżone do maksymalnego zakresu pomiarowego tak aby pokryć cały zakres przetwornika AD. Stosując dzielniki pomiarowe R-R rozładowujesz ogniwo, może lepiej zastosuj wzmacniacz pomiarowy i obniżysz prąd pobierany ze źródła. Następnie filtracja napięć przed i za pomiarem prądu oraz oversampling.

Dzielnik zrobiony z rezystorów 10k i 100k daje podział przez 11 a nie przez 10.
Tu chyba jest największy błąd.

Telex napisał:

Witam,

Stosując dzielniki pomiarowe R-R rozładowujesz ogniwo, może lepiej zastosuj wzmacniacz pomiarowy i obniżysz prąd pobierany ze źródła. Następnie filtracja napięć przed i za pomiarem prądu oraz oversampling.

Prąd pobierany z dzielnika jest w momencie uruchomienia układu. Jaki wzmacniacz i filtracja zasilania przed i za miłe widziane symbole, schematy?

Zrobiłem jeszcze jeden projekt wykorzystując odczyt ADC. Podłączyłem wyświetlacz OLED 0.96 cala Atmege i mierzyłem napięcie jednego aku i odczyt na wyświetlaczu i spr miernikiem Aku prawie że idealny.
Tak się zastanawiam czy ta przetwornica AMS1117 nie psuje mi całej roboty? Nie wiem jaki najbardziej stabilny byłby uklad zasilania filtry itp bo pewnie to jest największą przyczyną.
Jutro dalej z tym będę walczył bo nie daje mi to spokoju.

mmacura napisał:

Cytat:

Dzielnik zrobiony z rezystorów 10k i 100k daje podział przez 11 a nie przez 10.
Tu chyba jest największy błąd.

To jaki byś proponował?

Przełącz źródło napięcia odniesienia dla ADC na wewnętrzne

i nie rób pomiarów i obliczeń w sekcji setup.

@Telex Prąd pobierany przez dzielnik jest tylko w stanie aktywnym. Po wyłączeniu płynie tylko prąd zerowy tranzystora kluczującego zasilanie. Ogniwa mają większy prąd samorozładowania, o czym już pisałem wcześniej. Naprawdę nie ma sensu nic tam dodawać, a już na pewno nie ma sensu dodawać pojemności na wejściu dzielnika.

@mmacura Masz rację, ale co to zmienia, kiedy w programie wykonywane są obliczenia w oparciu o prawidłowe wartości elementów oraz ich topologię? Tutaj nie szukałbym problemu.

@Brendy8606 AMS1117 to zwykły LDO, a nie przetwornica. Jeżeli masz oscyloskop, to sprawdź jakość zasilania i zachowanie napięcia na linii pomiarowej. Jeżeli nie masz, to podłącz wejście pomiarowe do napięcia 3,3 V, zamiast do akumulatorów i zobacz jakie będą odczyty. Jeżeli będą stabilne, to będziesz miał pewność co do działania ADC i programu, a błąd jest w sprzęcie. Jeżeli wskazania będą niestabilne, to problem leży w programie.

@zipp Pierwsza rada jest dobra. Druga chyba nietrafiona, ponieważ ten układ działa tylko przez chwilę po naciśnięciu przycisku i ma wykonać 1 pomiar, wysłać wartość i wyłączyć się. Dlaczego przeniesienie pomiarów do pętli programowej ma pomóc?

Stawiam na problem programowy, dlatego przenoszę temat do sekcji właściwej tematycznie, czyli Arduino.

Marek_Skalski napisał:

@mmacura Masz rację, ale co to zmienia, kiedy w programie wykonywane są obliczenia w oparciu o prawidłowe wartości elementów oraz ich topologię? Tutaj nie szukałbym problemu.
[/color]

Nie do końca, ponieważ linijkę niżej wartość jest mnożona przez 100 (zamiast 90.1) i wyświetlana.

Marek_Skalski napisał:

@zipp Pierwsza rada jest dobra. Druga chyba nietrafiona, ponieważ ten układ działa tylko przez chwilę po naciśnięciu przycisku i ma wykonać 1 pomiar, wysłać wartość i wyłączyć się. Dlaczego przeniesienie pomiarów do pętli programowej ma pomóc?

Druga rada precyzji pomiaru nie podniesie ale na pewno czytelność programu.
Po prostu są pewne zasady i warto się ich trzymać.

Również podejrzewam problem z przeliczaniem w programie. Niemniej jednak polecam użyć opcji oversamplingu - np. zsumować kolejne 64 pomiary i podzielić przez 64. Wówczas efektywna rozdzielczość pomiaru przekroczy 10bit. http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/doc8003.pdf

No dobrze, brnijmy w to dalej.


Proponuję zwiększyć liczbę pomiarów (co skutkuje zwiększonym zużyciem energii) lub alternatywnie, wykonać 2 kolejne pomiary, ale odrzucić pierwszy. Różne źródła wskazują, że jest to 'standardowa' procedura w programach Arduino.

Marek_Skalski napisał:

@Brendy8606 AMS1117 to zwykły LDO, a nie przetwornica. Jeżeli masz oscyloskop, to sprawdź jakość zasilania i zachowanie napięcia na linii pomiarowej. Jeżeli nie masz, to podłącz wejście pomiarowe do napięcia 3,3 V, zamiast do akumulatorów i zobacz jakie będą odczyty. Jeżeli będą stabilne, to będziesz miał pewność co do działania ADC i programu, a błąd jest w sprzęcie. Jeżeli wskazania będą niestabilne, to problem leży w programie.

Niestety oscylatora nie posiadam. Tak zrobiłem jak zaleciłeś odłączyłem aku, te 3.3V które zasilam cały układ podpiąłem do Analogu i odczyty są stabilne cały czas mam odczyty 3.2V nie zmieniałem nic w programie tylko wpiałem na analog te 3.3V z zasilania.

Marek_Skalski napisał:

No dobrze, brnijmy w to dalej.

Kod: c [rozwiń] [zaznacz wszystko][Kopiuj do schowka]
vout = (value * 3.3) / 1024.0; // Konwersja wartości z ADC do napięcia w V.
vin = vout / (R2/(R1+R2)); // Przeliczenie wartości napięcia na wejściu ADC do napięcia na wejściu dzielnika w V.
int vin2=(vin*100); // Mnożenie wartości napięcia w V przez 100, aby wyświetlić pomiar z dokładnością do 2 miejsc po przecinku.


Proponuję zwiększyć liczbę pomiarów (co skutkuje zwiększonym zużyciem energii) lub alternatywnie, wykonać 2 kolejne pomiary, ale odrzucić pierwszy. Różne źródła wskazują, że jest to 'standardowa' procedura w programach Arduino.

To raczej odpada zależy mi na oszczędzaniu energii z aku, żeby po wyzwoleniu zbadał napięcie wysłał i wyłączył się.

zipp napisał:

Przełącz źródło napięcia odniesienia dla ADC na wewnętrzne

Kod: c [rozwiń] [zaznacz wszystko][Kopiuj do schowka]
analogReference(INTERNAL);


i nie rób pomiarów i obliczeń w sekcji setup.

Tak się zastanawiam nad wewnętrznym napięciem odniesienia jaka byłaby róznica w odczytach napięcia tylko nie wiem, bo pewnie wiąże się to ze zmianami programowymi z którymi sobie nie poradzę. Czy ktoś mógłby mi przerobić ten mój program na napięcie odniesienia?
Z tego co wyczytałem jeśli przy Atmedze 328P wykorzystałbym np 1.8V napięcie odniesienia to pomiar może być dokładnieszy?
Jeśli mam wgrany bootloader przez Arduino ISP i wybrałem płytkę Nano to jeśli w płytkach przełączę na samą Atmege328 w której mam więcej ustawień jak wgrać szkic bo nie mogę. Czy ten wgrany bootloader na nano jest problemem?

Wewnętrzne źródło napięcia odniesienia ma chyba 10% tolerancji i jest zależne od temperatury, więc jego użycie jest bez sensu. Można dać zewnętrze źródło napięcia odniesienia.
64 odczyty na jeden pomiar trwa kilkadziesiąt - kilkaset ms - zużyje się na to pomijalnie małą część energii dostępnej w akumulatorze. Dzięki temu pozbędzie się szumów i zwiększy rozdzielczość pomiaru.

pawlik118 napisał:

Wewnętrzne źródło napięcia odniesienia ma chyba 10% tolerancji i jest zależne od temperatury, więc jego użycie jest bez sensu. Można dać zewnętrze źródło napięcia odniesienia.
64 odczyty na jeden pomiar trwa kilkadziesiąt - kilkaset ms - zużyje się na to pomijalnie małą część energii dostępnej w akumulatorze. Dzięki temu pozbędzie się szumów i zwiększy rozdzielczość pomiaru.

Czy jest szansa na jakąś pomoc jak krok po kroku to zrobić bo w tym temacie jestem bardzo początkujący. Czyli nie ma sensu się bawić w wewnętrzne źródło odniesienia. Przegladajac neta czytając o tym ADC kompletnie mam mętlik w głowie a napięcie mi skacze jak szalone.
Panowie nic nie rozumiem wczesniej tak jak pisałem zrobiłem pomiar napięcia na wyświetlaczu wgrywając tam taki soft i pomiar wykonuje na jednym 18650. Mam to włączone drugi dzień napięcie stopniowo sobie spada wyświetlacz oled 0.96 cala razem z Atmegą jest zasilany z tego aku i przekłamanie mam praktycznie znikome sprawdzam to od wczoraj

Napięcie na wyświetlaczu Spr miernikiem aku

4.12 4.15
4.03 4.06
3.85 3.88
3.75 3.78
itd
Więc albo ten dzielnik tak jak piszecie albo ten soft coś nie tak?

Ale tu jest bajzel - mc zasilane 3,3V, a skecz ma 5V. Wróćmy do podstaw - Korekcja wskazań w terminalu musisz zrobić ręcznie. Wejście ADC mierzy napięcie od 0 do napięcia zasilania. Taki masz program - VREF wewnętrzne - napięcie zasilania mc. Jeśli jesteś początkujący - daj potencjometr i sprawdź dokładność pomiaru, Dzielnik napięcia nie uwzględnia oporności wejścia mc - musisz to dobrać eksperymentalnie. Dobierz dzielnik napięcia, by ADC miało wartość 1024 przy np. 10V, oraz opóźnij czas początku pomiaru, aż ustabilizuje się zasilanie mc. W linku powyżej jest przykład(przerwanie od max napięcia zasilania).

Wirnick napisał:

Ale tu jest bajzel - mc zasilane 3,3V, a skecz ma 5V. Wróćmy do podstaw - Korekcja wskazań w terminalu musisz zrobić ręcznie. Wejście ADC mierzy napięcie od 0 do napięcia zasilania. Taki masz program - VREF wewnętrzne - napięcie zasilania mc. Jeśli jesteś początkujący - daj potencjometr i sprawdź dokładność pomiaru, Dzielnik napięcia nie uwzględnia oporności wejścia mc - musisz to dobrać eksperymentalnie. Dobierz dzielnik napięcia, by ADC miało wartość 1024 przy np. 10V, oraz opóźnij czas początku pomiaru, aż ustabilizuje się zasilanie mc. W linku powyżej jest przykład(przerwanie od max napięcia zasilania).

Ten drugi przyklad z 5V to jest kod i wartości które opisałem wcześniej dla wyświetlacza że mi to stabilnie chodzi.

Temat opanowany zrobiłem PCB zmienilem wartości rezystorów zamiast tych 100k dałem 62k rezystor i potencjometr 100k do kalibracji żeby ustawić napięcie z Aku i mam czasami różnicę tylko 0.3V co mnie zadowala. Przyczyną też okazała się płytka stykowa.
Teraz mam z 2km stabilny pomiar napięcia Aku na tel 😃.
Dziękuję wszystkim za pomoc.

Obdziel Nas za podpowiedzi. Nasza aktywność nie jest gratis. Możesz nas klepnąć po ramieniu - co jest niewskazane w obecnym czasie.

Klepnąłem😉

W jaki sposób przesyłasz dane z płytki pomiarowej na komórkę/komputer?>

pawlik118 napisał:

W jaki sposób przesyłasz dane z płytki pomiarowej na komórkę/komputer?>

W odbiorniku wykorzystuje do tego celu wemosa d1mini, który łączy się z domowym internetem, żeby dane trafiły na tel jako powiadomienie korzystam z aplikacji pushover. Instalujemy na tel i trzeba zarejestrować się na stronie pushover mamy tzw User key i tworzymy API token wystarczy wrzucić te klucze do programu i mamy darmowe powiadomienia. Ikonę taką jaką ustawimy na stronie push wyświetli się na tel kiedy przyjdzie powiadomienie. Można również te powiadomienia wykorzystać do innych celów przypisując każdy indywidualny dzwonek na każde powiadomienie. Mam u siebie zrobiony alarm, skrzynkę pocztową, gaz, dzwonek drzwi i bardzo polecam tą aplikację.