Hi, Ich habe folgendes Problem. Ich möchte eine Impedanzmessgerät für eine Batterie bauen. Die Impedanz soll beim Laden bzw. Entladen bei verschiedenen Ladezuständen gemessen werden. Die Messung soll galvanostatisch durchgeführt weden und der Frequenzbereich soll von 10mHz bis 100kHz gehen. Also Lade ich z.B. meine Batterie mit einem konstanten Strom von 1 A und überlagere diesem Strom einen Sinusförmigen Strom mit einer Amplitude von 10 mA. Als Antwort bekomme ich eine Wechselspannung mit Offset. Um die Impedanz zu bestimmen muss ich nun Anregung und Antwort messen. Und genau da liegt mein Problem. Wenn meine Batterie sehr gut ist (was ich hoffen will) dann ist ihr Widerstand sehr gering (10 mOhm Bereich). Also ist die Antwort auf mein Wechselstrom eine Spannung mit einer Amplitude von 100 µV. Diese Antwort möchte ich von meinem Gleichsignal trennen und danach verstärken bevor ich sie über eine IO-Karte in den Rechner einlese. 1. Gedanke: Ich nehme einen Filter und trenne den Gleich- und Wechsel- Anteil. Das Problem dabei ist, dass ich wenn ich meinen oben angegebenen Frequenzbereich abdenken will, eine rießige Zeitkonstante bei meinem Filter bekomme. Hat einer eine Idee wie ich dies anders getrennt bekomme ohne eine Ewigkeit zu warten ? Ich dachte an eine Art Offset-Kompensation oder so. Nur ist das praktisch machbar und wenn ja wie macht man dies dann am geschicktesten ?. Ich hoffe ich hab mein Problem verständlich erläutert und freue mich auf eure Anregungen LG Michael
Was du brauchst ist ein sogenannter Lock-In Verstaerker. http://de.wikipedia.org/wiki/Lock-in-Verst%C3%A4rker Damit kannst du auch kleine ueberlagerte Wechselspannungen messen die vom Rauschen verdeckt sind.
Aber für den Lock-In muss ich doch trotzdem mein Gleichanteil vorher wegbekommen. Sonnst bekomm ich als Ausganssignal Meine Gleichanteil + RMS meiner Wechselspannung oder seh ich das falsch ?
Den Gleichanteil kriegt man weg indem man einen Hochpass am Eingang hat. Dh ueber einen Kondensator koppelt.
klar hochpass ist toll aber meine untere Frequenz liegt bei 10mHz. Da warte ich fast ne Stunde bis der Filter seinen Endwert errreicht. Desshalb suche ich ja nach einer Alternative Lg Michael
Der Gleichanteil faellt doch raus.
+-------( x 1 )------+
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Ue------+ Umschalter --- R ---+--- Ua
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| | C
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+------( x -1)-------+ GND
Wenn jetzt am Eingang z.B. 1V anliegt dann schaltet der Umschalter
einmal +1V zum Ausgang danach -1V zum Ausgang. Und das integriert sich
zu 0V im Filter auf. Nur ein Signal das passend zur Umschaltfrequenz
anliegt kann ein Ausgangsignal erzeugen. (also 0 Grad Phasenlage)
Hallo! Erstmal: Batterien werden nie geladen, da Gefahr durch Erwärmung! Du verwendest wahrscheinlich einen Akku. Wenn ja, so nutze den Sprachschatz. Dazu ist er schließlich da. Nun zur Aufgabenstellung: Man könnte erstmal einen Differenzverstärker nehmen, dessen invertierender Eingang von einem DAC angesteuert wird. Da programmierst Du Dir erstmal Deine angenommene Akkuspannung drauf und mißt mit einem ADC, ob Du im Aussteuerungsbereich Deines ADCs bist. Wenn nicht, aktualisiere den DAC und mach das solange, bis Dein Arbeitspunkt stimmt. Dann kannst Du Deine Meßwerte aus dem ADC in einem Speicherbereich schreiben und z.B. nebenläufig auf einem LCD ausgewertet ausgeben. Gruß - Wolfgang
Sorry Denkfehler meinerseits. Ok dann ein Lock-In. Das Signal für meinen Umschalter kann ich ja dann aus meinem Anregungssignal generieren. Dann brauche ich noch eine Phasenverschiebung des "Umschalter_Signals". Die benötigte Phasenverschiebung ist aber bei jeder Frequenz anders. Gibt es ein Baustein der mir meine Phase verschiebt und bei dem ich die Phasenverschiebung nicht manuell einstellen muss ? Ich möchte eine automatisierte Impedanzspektroskopie durchführen. Also Eingabe der Amplitude des Anregungssignals und Frequenzbereichs. Dann soll die Frequenz in vorgegebener Schrittweite durchgestimmt werden und bei jedem Schritt Amplitude von Stom und Spannung und deren Verschiebung zueinander bestimmt werden. Das heißt, dass die Phasenverschiebung des "Umschalter-Signals" auch automatisiert durchgestimmt werden muss. Und Die Signalhöhe des Ausgangs des Lock-Ins wird gemessen. Bei der Phasenverschiebung mit dem höchsten Ausgangssiganls des Lock-Ins habe ich dann mein "Umschalter-Signal" um die Phase verschoben die der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung entspricht. richtig ?. Wenn ja, wie kann ich die Phasenverschiebung automatiesirt durchstimmen ? LG Michael
Sorry natürlich ist es ein Akku :) Wolfgang schrieb: > Nun zur Aufgabenstellung: Man könnte erstmal einen Differenzverstärker > > nehmen, dessen invertierender Eingang von einem DAC angesteuert wird. Da > > programmierst Du Dir erstmal Deine angenommene Akkuspannung drauf und > > mißt mit einem ADC, ob Du im Aussteuerungsbereich Deines ADCs bist. Ich werden das mal versuchen das hört sich gut an. so bekomm ich meinen Offset weg ihne auf meinen Filter zu warten. Ich mache mal eine Spice Simulation und poste die gleich mal. LG Michael
b033el schrieb: > Das Signal für meinen Umschalter kann ich ja dann aus meinem > Anregungssignal generieren. Richtig Dann brauche ich noch eine > Phasenverschiebung des "Umschalter_Signals". Die benötigte > Phasenverschiebung ist aber bei jeder Frequenz anders. Gibt es ein > Baustein der mir meine Phase verschiebt und bei dem ich die > Phasenverschiebung nicht manuell einstellen muss ? Dazu gibt es den Doppel Lock In Verstaerker. Der erste Schalter wird mit 0Grad angesteuert (I-Komponente) der zweite mit 90 Grad (Q-Komponente). Dann werden die beiden Signal quadriert , addiert und die Wurzel gezogen. B = sqrt( I^2 + Q^2 ) Damit ist das Ausgangssignal nicht mehr von der Phasenverschiebung abhaengig. Die noetig 90 Grad fuer den 2. Schalter kannst du mit 2 D-FlipFlops aus deinem Originalsignal erzeugen.
Die Sache mit dem Subrahierer scheint zu gehen. Ich versuche jetzt noch die Geschichte mit dem Doppel-lockin denke dass dies die bessere Variante ist da ich da das evtl. Rauschen besser unterdrückt bekomme.
Weshalb muss die Phase durchgestimmt werden. Das muss man nur mit Systemen, die eine Phasenverschiebung zwischen Ursache und Wirkung aufweisen. 10mHz als untere Grenzfrequenz ist natuerlich Quatsch. Sowas macht man allenfalls mit Bruecken, oder Tuermen, aber nicht mit Batterien.
Eine Batterie bzw Akku weist eine Phasenverschiebung zwischen Ursache und Wirkung auf. Diese ist auch Frequenzabhängig. Stichwort Doppelschicht Kapazität. Ich habe mittlerweile einen Software Doppel-Lock-In mit Labview geschrieben geschrieben. Dieser Funktioniert sehr gut. LG Michael
Hallo, ich bin gerade auf diesen Thread gestoßen, da ich auch dabei bin ein Messgerät für die Akku-Impedanzspektroskopie aufzubauen. Ich würde gerne wissen, wie deine Messschaltung nun aussieht?! Ich brauch noch ein Paar inspirationen. ;-) Den Offsetspannungsanteil, hast du den nun mit dem DAC erzeugt? Dafür hatte ich eigendlich den DS4305 gefunden, aber leider bekommt man den nirgens. Und, hast du das nun mit den Lock-In-Verstärkern umgesetzt? Oder wie misst du den Strom und die Spannungsantwort? LG dizzel
Hi, Roland, Dann schau Dir doch mal den AD5933 an. Der müsste das Wesentliche schon erschlagen. Ciao Wolfgang Horn
Danke für den Hinweis. Ist bestimmt brauchbar, aber für mich glaube ich nicht. Ich hätte dazu noch sagen sollen, dass eine Schaltung schon in einer gewissen weise vorhanden ist, und die um die Impedanzspektroskopie erweitert werden soll. Also es geht um ein Akku-Stack, da existiert eine Balancing-Schaltung, die mit 150kHz balanced. Diese Balancing Ströme und Spannungsantworten sollen für die Impedanzspektroskopie genutzt werden. Das soll geschehen, in dem die Balancing Schaltung für die gewünchten Frequenzen (1mHz-200Hz) ab- und zugeschaltet wird. D.h., das die Anregungssignale schon vorhanden sind. Und der AD5933 generiert ja seine signale selbst. DIe er auch für die Auswertung benötigt. Gruß, Roland
Hallo, Ich möchte ebenfalls eine Impedanzspektroskopie bei Akkus durchführen und bin deswegen auf diesen Thread hier gestoßen. Besitzt jemand eine Schaltung bzw. ein Schaltbild dafür? Die angegebenen ICs sind zwar sehr interessant, aber nicht für Widerstandsmessungen im sehr niederohmigen Bereich geeignet laut Datenblatt. Vielen Dank für die Hilfe. LG
Natuerlich sind diese Chips geeignet. Auch wenn sie den Strom nicht bringen. Dann muss eben ein Booster hinten dran. Und wenn der Shunt zuwenig Spanung bringt, muss man eben verstaerken.
Hallo b033el, habe mal ne Frage zu deiner Impedanzmessung, Kann ich dich irgendwie anders erreichen? Gruß Ralf
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