Jak dokładnie mierzyć napięcia ogniw 200V mikrokontrolerem bez strat bitów?

Question

Witam. Mam do zmierzenia przy pomocy mikrokontrolera napięcie na ogniwach baterii (w skrajnym przypadku 100x2V). Napięcie ma być mierzone (rejestrowane) w trybie ciągłym. W poprzedniej wersji użyłem 4051 z dzielnikami na wejściu, ale dokładność była mało zadowalająca (przy opornikach 1% i...

ronwald · Accepted Answer

Zbuduj układ pomiarowy w oparciu o dwa wzmacniacze (klasyczny układ do pomiarów małych napięć znajdujących się na wysokim potencjale). Rezystory podpięte są od każdego ogniwa do masy wirtualnej.Oczywiście koniec opornika od strony wzmacniacza ma być zakończony dwiema diodami podłączonymi do masy, przeciwstawnie. Klucze podłącz miedzy węzeł ( rezystor dwie diody) a wejście odwracające wzmacniacza.
Pozdrawiam

ronwald · Accepted Answer

Skąd wiele wzmacniaczy ? JEDEN WZMACNIACZ POMIAROWY zbudowany z dwóch wzmacniaczy operacyjnych ! Do tego oporniki z każdego ogniwa + diody i multipleksery.

Leoo · Accepted Answer

Obawiam się, że bez przekaźników problemu nie uda się załatwić. Mierzone napięcie jest zbyt wysokie a powyżej 50V jest niebezpieczne.
Można kombinować z kluczami tranzystorowymi ale przy takiej ilości cel będzie ich cała masa a prądy wsteczne, napięcia nasycenia, pojemności czy oporności przejściowe zniweczą całe przedsięwzięcie. Duża częstotliwość próbkowania takiego komutatora też nie jest wskazana, gdyż filtr na wejściu pomiarowym woltomierza ma dość dużą stałą czasową, tym większą im większa jest rozdzielczość przetwornika.
Może Kolega przybliży sposób pracy baterii, czy jest buforem, czy pracuje cyklicznie, jaką ma pojemność itd.

majer0 · Accepted Answer

Witam

A może by zastosować na każde ogniwo (może na każde dwa lub cztery) osobny mikrokontrolerek który mierzy napięcie i przesyła dalej już w formie cyfrowej - transoptorem. Myślę że jakieś niedrogie PIC-e o małym poborze prądu były by OK.

Leoo · Accepted Answer

Pomysł dobry, o ile bateria będzie mogła zasilać procesory i transoptory.

rasty · Accepted Answer

Chyba niekoniecznie 2x. Przy sprytnym adresowaniu kluczy moze byc tyle, ile ogniw. Zobacz na rys. Klucze włączane naprzemiennie: 1+2, 2+3, 3+4, itd. Napięcie mierzone będzie miało naprzemienną polaryzację. Trzeba dac przelacznik wlaczany tez naprzemiennie. Rysunek pokazuje tylko samą ideę. Szczegóły do przemyślenia.

ronwald · Accepted Answer

Układ pomiarowy należy zasilić z własnego źródła zasilania. Ogniwa baterii będą rozładowywane jedynie przez rezystory pomiarowe 1MΩ( w zaprezentowanym układzie !).
Użyć wzmacniacza OP200 lub podobnie dobrego

.
To tyle. Pozdrawiam.

ronwald · Accepted Answer

Masę układu pomiarowego można połączyć ze środkiem baterii. Pozdrawiam.

ronwald · Accepted Answer

Dlaczego z zerowym efektem?! Czy kolega zajrzał do układu , który zamieściłem? Pozdrawiam

ronwald · Accepted Answer

Aby mierzyć napęcie na każdym ogniwie musisz jeszcze dać zespół pary przełącznych kluczy by ograniczyć ilość rezystorów. Tego specjalnie nie wrysowałem w schemat byś troche pomyślał

.
Pozdrawiam

By precyzyjnie odpowiedzieć na Twoje pytanie muszę mieć narysowany przez Ciebie układ.

Leoo · Accepted Answer

Jeszcze jedna kwestia. Ogniwa kwasowe, czy żelowe nie mogą być rozładowane poniżej pewnego progu, gdyż nastąpi ich uszkodzenie. System nadzoru musi być zaopatrzony w odłącznik baterii. Poza tym pomiar temperatury ma zasadnicze znaczenie dla napięcia buforowania. Jeśli w systemie mamy typową siłownię (prostownik) to powyższe kwestie są zapewnione.
Jakiej pojemności jest bateria?

aklim · Accepted Answer

dla zabezpieczenia komputera i uproszczenia układu pomiarowego proponuję zastosować wzmacniacz izolacyjny np ISO 124.

jatzek j · Answer

Siemanko. Panowie dlaczego tyle kombinacji.Wszystko już za nas zrobiono.Wystarczy tylko z tego skorzystać.Za ,,psie pieniądze'' można już kupić ,,b.dobry'' miernik z wyjściem na kompa,albo samemu sprawdzić gdzie można się ,,wpiąć'' aby odpowiednio zaprogramowany mikrokontroler miał pole do popisu.

romoo · Answer

Jest taki układ voltomierza pokroju ICL ma 4,5 cyfry i wyjście w BCD.

marek_Łódź · Answer

Musiałbym w układzie zainstalować 24 takie mierniki (albo 100). Pytanie dotyczy multipleksowania kilkudziesięciu wejść (pomiaru różnicowego) na potencjale od 0 do 200V, chyba, że się nie zrozumieliśmy, to sorry i proszę o wyjaśnienie. Dzięki Rozumiem, że chodzi o n wzmacniaczy różnicowych mierzących napięcia na ogniwach. Obejrzę schematy albo skleję wg powyższego opisu (jak go zrozumiem ). Trochę dużo wzmacniaczy (24 kanały w module=48WO=12 scalaków + 3 łączniki ośmiokanałowe - razem 15 scalaków w pomiarówce), ale jestem skłonny się z tym pogodzić . Chyba, że wydzielę każdy wzmacniacz w postaci zewnętrznej sondy, a w urządzeniu zostawię tylko łączniki

marek_Łódź · Answer

Przekaźniki niestety nie wchodzą w grę ze względu na planowany czas eksploatacji rzędu kilku lat. Przy próbkowaniu na poziomie 1 Hz mam 31 mln przełączeń rocznie. Wolę nie prowadzić testów wytrzymałościowych przekaźników w sprzedanym urządzeniu. Póki co próbuję (sięgając do najgłębszych pokładów pamięci) rozrysować propozycję kol ronwald.

marek_Łódź · Answer

Myślałem o tym, być może powstanie również i taka wersja. Osobiście preferuję atmele, więc pewnie w jakimś 8-nóżkowym attiny

marek_Łódź · Answer

Niekoniecznie! Po 2/3 przewodach obciągniętych pomiędzy ogniwami mogę pociągnąć sygnał i zasilanie. Układ musi być zasilany z własnego akumulatora, żeby mógł pracować (i alarmować) gdy padnie bateria główna. Całość wisi na modemie na linii komutowanej albo alternatywnie na komórce pracującej jako modem i musi być sprawne, niezależnie od stanu baterii głównej. Ze względu na stosunkowo małe wymagania czasowe i tak terminale będą głównie spały, robiąc pomiar powiedzmy raz na sekundę, więc pobór mocy będzie zerowy .

rasty · Answer

Marku, czy potrzebny jest dokładny pomiar napięć poszczególnych ogniw, czy starczy, że te napięcia będą zawierały sie w jakimś dopuszczalnym przedziale ?
Bo wtedy można zrobić układ sygnalizujący ten dopuszczalny przedział (na każdym ogniwie) i zasilający diodę transoptora. Po drugiej stronie miałbyś szereg zwartych albo rozwartych tranzystorów transoptorów, czyli informację cyfrową o każdym z ogniw, np "1" - ogniwo OK, "0" - do wymiany.

marek_Łódź · Answer

Niestety potrzebuję pełny i w miarę dokładny wynik liczbowy. Stąd problem. W pierwszej wersji miałem dzielniki na wejściu i dalej łączniki analogowe. Ponieważ nie zastosowałem układu różnicowego automatycznie, po pomiarze i wyliczeniu różnicy, gubiłem kilka bitów rozdzielczości przetwornika i wynik dostawałem z dokładnością rzędu kilku procent.

W tej chwili jestem skłonny przejść na układ różnicowy, tyle że wymaga to 2xwięcej kluczy, bo wybrane linie muszę dołączyć do obu wejść wzmacniacza różnicowego.

Pomysł jest taki - duże oporniki (powiedzmy 200k) na wejściach, dalej 4051, nadmiarowe napięcia wytracane na opornikach i diodach wejściowych scalaka (+ewentualnie extra dioda do VCC/MASY), dalej za kluczem rezystor do masy, który po załączeniu klucza utworzy dzielnik z wejściowym, dalej daję wtórnik. Dwa takie tory na wzmacniacz różnicowy i do przetwornika pomiarowego.

Leoo · Answer

Przeprowadźmy małą symulację pracy w układzie wieloprocesorowym, bez dodatkowych baterii zasilających.
Po ustaniu buforowania (wystąpieniu zaniku sieci), napięcia ogniw będą sukcesywnie spadać. Oczywiście modem będzie generował stosowne komunikaty i wysyłał je do centrali (KSN?). Z chwilą kiedy napięcie osiągnie wartość graniczną, system wygeneruje alarm w postaci braku komunikatu. Procesory zwyczajnie się wyłączą, podobnie jak modem. Kiedy wróci zasilanie system powinien "wstać" i wygenerować poprawny komunikat o rozpoczęciu ładowania baterii. Koszt urządzenia nie zwiększy się a funkcjonalność zostanie zachowana.
Zmian biegunowości na wejściu przetwornika D/A jest bez znaczenia, gdyż reprezentuje ją wyłącznie jeden bit słowa, który można ignorować i przyjąć, że wszystkie wyniki są dodatnie.

nikimis · Answer

przepraszam że sie włączę do dyskusji;
- Szanowny Kolego
- co oznacza dla Pana
-cytuję
-" pełny i w miarę dokładny wynik liczbowy ",
i jakiemu celowi ma służyć praca...???
- czy
1) zastosowaniu 4051
- czy
2) pomiarowi napięcia 200 VDC,

ew. czy tylko pomiar czy także regulacje, alarmy ?????.

I w jakim zakresie to napięcie powinno sie zmieniać, czy w pełnym od 0 do 200 V czy oscylować w niewielkim zakresie około 200 V DC...???

Jeżeli jest to praca o charakterze użytkowym - sądzę że należałoby korzystac z już przyjętych , standardowych rozwiązań pomiarowych, jeżeli to miałaby tylko być konieczność zastosowania 4051 - sądzę że najlepiej wykorzystać go jako kontroler-sterownik systemu pomiarowego, zaś jako interface - patrz punkt poprzedni..

z poważaniem

NIKIMIS
- elektronik jeszcze lampowy

marek_Łódź · Answer

Nie przeczę. Zgoda, niemniej układ ma mierzyć również temperaturę i prądy ładowania/obciążenia i z tego względu wolę mieć dodatkowe zasilanie. Faktem jest, że całkowity zanik baterii to czerwony alert i teoretycznie nie powinien się zdarzyć. Dzięki za włożoną pracę, zabrakło literatury i wiedzy, żeby to rozrysować . Jestem skłonny zastosować to rozwiązanie. Jeśli możesz, poproszę jeszcze o opinię dotyczącą układu dzielnikiem rozdzielonym przez klucz: oporniki rwe->klucze->opornik do masy->wtórnik->dalej zwykły wzmacniacz różnicowy nie szkodzi To jest odpowiedź na pytanie, czy nie wystarczy wskazanie binarne dobrze/źle. Potrzebuję uzyskać wynik w postaci liczby, z maksymalną dokładnością możliwą do osiągnięcia bez stosowania kosmicznych technologii (proszę nie pytać, co to są dla mnie kosmiczne technologie). Tak, jak w tytule wątku Jak wcześniej pisaliśmy (ja i koledzy), rozważamy pełny zakres pracy baterii, dopuszczając ich całkowite rozładowanie. Nic mi to nie mówi. Czy chodzi może o woltomierz lampowy Chciałem podziękować wszystkim za zainteresowanie i przedstawione propozycje. Temat ten już dwukrotnie wieszałem na forum (pod innymi tytułami z zerowym efektem). Pozdrawiam wszystkich. Oczywiście czekam na dalsze uwagi/propozycje .

marek_Łódź · Answer

Mam na myśli poprzednie wątki, dotyczące tego problemu. Tu, jak napisałem, jestem skłonny wykorzystać przedstawiony przez Ciebie schemat i jeszcze raz dziękuję za rysunki.

marek_Łódź · Answer

I tak dostałem dużo . Dzięki

marek_Łódź · Answer

Ja robię tylko monitoring. Sterowanie już istnieje.

Jak dokładnie mierzyć napięcia ogniw 200V mikrokontrolerem bez strat bitów?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Post #20

Post #21

Post #22

Post #23

Post #24

Post #25

Post #26

Post #27

Podsumowanie tematu