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
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 ?
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
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.
