Hallo,
aktuell schaue ich mir grade solche gas-gauges an, also sowas:
http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00219947.pdf
Die Dinger messen Strom in definierten Zeitabständen und summieren den
Wert auf, das ist so eine Art Stromzähler, den man verwendet um den
Akkustand bei Lithiumakkus anzuzeigen. Die Last ist eine µC-Schaltung
mit idle und sleep - d.h. Strom fließt in kurzen Peaks, aber wenig
konstantes.
Meine Frage betrifft die Abastrate der Strommessung:
Das Ding verwendet einen Sigma-Delta-Wandler mit 500ms Abtastzeit. Was
ja viel zu langsam wäre.
Jetzt tastet der SDADC aber schneller ab, so dass der Nyquist erst mal
nicht trifft. Und solche Peaks müssten ja in den Gleichanteil des
Signals eingehen.
Ist die Annahme richtig, dass das Ergeniss der Mittelwert aus dem Strom
Innerhalb der 500ms ist?
Wie kann ich den Fehler durch sehr kurze Stromimpulse (z.B. 1ms)
realistisch einschätzen?
Gästchen schrieb:> so dass der Nyquist erst mal> nicht trifft
Schon wieder jemand, der mal den Namen Nyquist gehört hat und meint, den
mit popeligen Gleichspannungsmessungen verknüpfen zu müssen.
Hm, ob das Verfahren bei stark schwankenden Lasten funktioniert? Klar,
wenn die Abtastrate hoch genug ist. Aber wann ist sie hoch genug? Da
muss man schon das Signal genauer kennen.
Vielleicht ist eine analoge Lösung mit Integrator + Komparator die
bessere Lösung.
Gästchen schrieb:> Sigma-Delta-Wandler mit 500ms Abtastzeit
Das ist nicht die Abtastzeit, sondern die Wandlungszeit, und zwar bei 14
Bit. Bei 12 Bit ist die Wandlungszeit 125ms. Sie berechnet sich aus 2
hoch n mal 1 durch 32768, mit n gleich 12 bis 14.
Abtasttheoretiker schrieb:> Gästchen schrieb:>> so dass der Nyquist erst mal>> nicht trifft>> Schon wieder jemand, der mal den Namen Nyquist gehört hat und meint, den> mit popeligen Gleichspannungsmessungen verknüpfen zu müssen.
Ja, dachte ich zunächst auch. Dann hab ich mir mal die Stromaufnhame
eines µC mit sleep angesehen.
10µA, dann für 3ms 20mA (das ist ein Sprung um den Faktor 2000). Dann
für einige 100ms wieder 10µA.
Da würde ein SAR-ADC mit 500ms nur Quatsch messen.
Gerhard schrieb:> Hm, ob das Verfahren bei stark schwankenden Lasten funktioniert?> Klar,> wenn die Abtastrate hoch genug ist. Aber wann ist sie hoch genug? Da> muss man schon das Signal genauer kennen.>> Vielleicht ist eine analoge Lösung mit Integrator + Komparator die> bessere Lösung.
Ein gas gauge ist halt ideal für den Zweck: I2C, geringe Stromaufnahme,
winzig, µC kann weiterpennen, Zellschutz quasi mit drin. Daher will ich
zunächt genau berechnen, was ich für Fehler mache. Das muss doch
klappen, die Dinger sind in jedem Handy drin. Das mach ja auch idle...
Abtasttheoretiker schrieb:> Das ist nicht die Abtastzeit, sondern die Wandlungszeit, und zwar bei 14> Bit. Bei 12 Bit ist die Wandlungszeit 125ms. Sie berechnet sich aus 2> hoch n mal 1 durch 32768, mit n gleich 12 bis 14.
Das ist natürlich richtig. Danke für die Korrektur.
Das IC ist nicht so gut für die Ladungsmessung geeignet. Die 500 ms
Wandlungszeit sind im Prinzip nicht das Problem, sondern dass nicht
durchgängig gemessen wird, sondern im Wechsel der gleiche AD noch die
Temperatur und ggf. was anderes misst. Auch ist die Auflösung eher zu
gering um mit der hohen Dynamik klar zu kommen, zumindest ohne externe
Filterung.
Im Prinzip geht ein SD Wandler schon relativ gut, weil man da oft den
Mittelwert über die Messezeit erhält. Man muss aber trotzdem aufpassen
das man auch in den Spitzen nicht über den erlaubten Bereich (das kann
mehr als der normale Messbereich sein) hinaus kommt. Zusätzlich muss man
das Signal auch analog noch etwas Filtern, denn sehr hohe
Frequenzanteile im bereich der internen Abtastung des SD Wandlers (im
100 kHz - 10 MHz Bereich) können dann noch wieder Aliases und damit
Störungen erzeugen.
Bei LiIonen Akkus stellt sich mir die Frage wozu man dass überhaupt
braucht: den Ladezustand kann man an der Spannung ablesen. Bei NiCd und
ggf. NiMH Akkus wäre das ggf. schon eher sinnvoll.
dhgfj schrieb:> mit analogem Integrator:> LTC2942 (http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/2942fa.pdf)
Danke, das werde ich mir anschauen.
Lurchi schrieb:> Das IC ist nicht so gut für die Ladungsmessung geeignet. Die 500> ms> Wandlungszeit sind im Prinzip nicht das Problem, sondern dass nicht> durchgängig gemessen wird, sondern im Wechsel der gleiche AD noch die> Temperatur und ggf. was anderes misst. Auch ist die Auflösung eher zu> gering um mit der hohen Dynamik klar zu kommen, zumindest ohne externe> Filterung.>> Im Prinzip geht ein SD Wandler schon relativ gut, weil man da oft den> Mittelwert über die Messezeit erhält. Man muss aber trotzdem aufpassen> das man auch in den Spitzen nicht über den erlaubten Bereich (das kann> mehr als der normale Messbereich sein) hinaus kommt. Zusätzlich muss man> das Signal auch analog noch etwas Filtern, denn sehr hohe> Frequenzanteile im bereich der internen Abtastung des SD Wandlers (im> 100 kHz - 10 MHz Bereich) können dann noch wieder Aliases und damit> Störungen erzeugen.>> Bei LiIonen Akkus stellt sich mir die Frage wozu man dass überhaupt> braucht: den Ladezustand kann man an der Spannung ablesen. Bei NiCd und> ggf. NiMH Akkus wäre das ggf. schon eher sinnvoll.
Ui, danke. Das hätte ich gleich mal übersehen. Das wird vermutlich der
Grund für den günstigen Preis sein.
Der Akku wäre LiFePO4, da wirds mit der Spannung alleine etwas
schwierig. Vor allem, wenn die Temperatur nicht so konstant ist.
aktuelle habe ich den STC3105 (ohne Temperatursensor) für ein Projekt
aufgebaut und werde ihn nächste Woche noch richtig testen.
Problematisch ist denke ich nicht die Wandlerzeit, sondern die große
Differenz zwischen den Strömen.
Ich betreibe das ganze auch mit einem LiFePO4, der Ladezustand lässt
sich nur über Ladungszählung halbwegs genau messen. Wenn du möchtest
kann ich nächste Woche mal testen wie genau die Messungen bei schnellen
Änderungen ist.
Gruß
Oder als Alternative:
MAX17048 /MAX17049
Dem wird ein Modell der verwendeten Batterie verpasst und der bestimmt
dann über die Spannungseinbrüche bei Stromfluss und Modell den
Ladungszustand.
Ohne Shunt und so.
Hans
Danke für all die guten Tipps!
Die DS2740 und MAX17049 wären sehr schön, werden vermutlich nicht zum
Zug kommen können. Der Hersteller hat uns in der Vergangenheit einige
Male ziemlich sitzen lasssen: Ihr wollt Bauteile? bekommt ihr, in 48
Wochen. Bei Maxim stellt sich der Einkauf quer :-(
Der LTC2742 gefällt mir persönlich am besten. Den werde ich mir aufbauen
und evaluieren.
@Sönke O.
Das wäre interssant, danke.
Sonst gibts natürlich noch den bq34z100-G1 zum Beispiel.
