Hallo liebe Community, ich möchte bei einem aktuellen Projekt die Spannung meiner Spannungsquelle überwachen. Zwei Autobatterien mit jeweils 12V sind in Serie geschalten und liefern mir den nötigen Strom für die Anwendung (bis zu 30A - falls relevant). Ich möchte mit dem ADC des µC (TM4C1294NCPDT) den Spannungspegel messen um sagen zu können ob die Batterie noch genug saft hat. Hab eine Schaltung dimensioniert und würde gerne wissen wie sinnvoll sie ist - bzw. obs nicht eine bessere Methode gäbe?! Danke im Voraus, Liebe Grüße aus Wien Add: falls relevant, kann ich euch die Rechnung noch bereitstellen wie ich auf die R-Werte gekommen bin.
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Funktioniert soweit, wenn ich richtig verstehe, dass die Referenzspannung des ADC 2.5V beträgt. Wenn nicht, dann hätte ich die Teiler so gewählt, dass bei der maximalen Spannung (2 Batterien beim Laden ≈ 29V) am ADC-Eingang auch knapp die Referenzspannung zu sehen ist. Die Z-Diode sollte so groß gewählt werden, dass der Eingang nicht elektrisch geschädigt wird. Wenn also der ADC mit z.B. 5V betrieben wird (was wir nicht wissen), dann könnte die Z-Spannung bis knapp 10V gewählt werden - einfach um den parasitären Reststrom durch die Z-Diode so klein wie möglich zu halten. Dass dann ev. bei Spitzen über 29V der ADC an Anschlag geht, ist ja nicht schlimm.
Ich finde die Widerstandswerte schon relativ klein, es fließt ja ein ständiger Querstrom von ca. 1,5 mA. ADC-Eingänge von µCs sind in der Regel relativ hochohmig, von der Warte her könnte man die Widerstände sicher um den Faktor 10 größer dimensionieren. Andererseits bietet natürlich eine niederohmige Auslegung einen besseren Störschutz in harschen Umgebungen. Je nach Zellentyp und Ladeverfahren könnte der bis 30 V dimensionierte Spannungsbereich schon knapp werden, falls die Messung auch während der Ladephase erfolgen soll. Ladeschlussspannung von 2,6 V pro Zelle kann bei offenen (nicht gasdichten) Bleiakkus schon mal drin sein, die Zellen gasen dann halt, muss man mal Wasser nachfüllen.
Martin Z. schrieb: > Ich möchte mit dem ADC des µC > (TM4C1294NCPDT) den Spannungspegel messen um sagen zu können ob die > Batterie noch genug saft hat. Du kannst so allerdings keine Aussage darüber machen, wie voll die Batterie noch ist. Du hast nur eine Aussage, das die Batterie gleich ganz leer ist und es Zeit ist, Deinen Verbraucher abzuschalten
> Funktioniert soweit, wenn ich richtig verstehe, dass die > Referenzspannung des ADC 2.5V beträgt. Vref des ADCs beträgt 3.3V. Ja genau, fast alle Pins des µC sind TTL 3,3V tolerant. > Wenn nicht, dann hätte ich die Teiler so gewählt, dass bei der maximalen > Spannung (2 Batterien beim Laden ≈ 29V) am ADC-Eingang auch knapp die > Referenzspannung zu sehen ist. OK dann dimensioniere ich den Spannungsteiler mit 13k und 20k .. 10er Potenz gleich hinauf :) Dann hätte ich eine Vref von ~3V bei Uz=5V. Oder soll ich eine Z-Diode mit Uz=10V nehmen und die dann mit dem Spgsteiler auf ~3V regeln? >Je nach Zellentyp und Ladeverfahren könnte der bis 30 V dimensionierte > Spannungsbereich schon knapp werden wow gut erkannt :) :) hmm gute Frage ob die Messung auch während der Ladephase erfolgen soll. Was würde das an der Schaltung ändern?
Harald W. schrieb: > Du kannst so allerdings keine Aussage darüber machen, wie voll die > Batterie noch ist. Du hast nur eine Aussage, das die Batterie gleich > ganz leer ist und es Zeit ist, Deinen Verbraucher abzuschalten eh genau das :) einen exakten Wert der Spannung wäre zwar schön aber nicht notwendig.
Naja: https://www.reimo.com/blog/wp-content/uploads/2015/03/Grafik-Entladekurve.png So ab ca. 50 % Entladung bricht die Spannung schon langsam ein. Man muss aber in jedem Falle die Temperatur (der Batterie) messen und in die Abschätzung einbeziehen.
Martin Z. schrieb: > hmm gute Frage ob die Messung auch während der Ladephase erfolgen soll. > Was würde das an der Schaltung ändern? Da du jetzt geschrieben hast, dass die Referenzspannung des ADC 3,3 V beträgt (ich nahm ursprünglich auch 2,5 V an laut obiger Zeichnung), genügt das problemlos. Maximal messbare Spannung ist dann 3,3 V · 12 = 39,6 V.
Jörg W. schrieb: > Da du jetzt geschrieben hast, dass die Referenzspannung des ADC 3,3 V > beträgt (ich nahm ursprünglich auch 2,5 V an laut obiger Zeichnung), > genügt das problemlos. Maximal messbare Spannung ist dann 3,3 V · 12 > = 39,6 V. Ja die Pintoleranz hätte ich gleich von Anfang an erwähnen können. Sorry. D.h. die R-Werte x10 nehmen oder so belassen? :)
Martin Z. schrieb: > D.h. die R-Werte x10 nehmen oder so belassen? Musst du selbst wissen. Mehr Querstrom (stört aber bei so einer Batterie nicht, die Selbstentladung ist größer) steht einer schlechteren Störsicherheit (bei größeren Rs) gegenüber.
Super geil Leute. Vielen Dank. Das ging wirklich rasch. Nun muss ich schon langsam anfangen auf das eigene Können mehr zu vertrauen :) Liebe Grüße und einen herrlichen Tag!
Das mit dem Spannungsteiler über wir nochmal. Du hast oben 24V und einen Gesamtwiderstand von 19,2k (16k+1,6k+1,6k). D.h. an 1,6k fallen 2V ab und an 3,2k (Z-Diode) fallen 4V ab. Deine Z-Diode mit 5,1V bleibt also arbeitslos und deine sog. "Referenzspannung" hat ihren Namen nicht verdient und liegt (wenn U_batt = 24V) bei 2V, wobei sie unstabilisiert mit der Batteriespannung wandert.
Simpel schrieb: > Das mit dem Spannungsteiler über wir nochmal. Das mit der Arroganz auch? > D.h. an 1,6k fallen 2V ab und an 3,2k (Z-Diode) fallen 4V ab. Deine > Z-Diode mit 5,1V bleibt also arbeitslos Was sie auch bleiben sollte: sie soll den Eingang des µC nur schützen, aber bei der Messung nicht im Weg sein. > und deine sog. > "Referenzspannung" hat ihren Namen nicht verdient und liegt (wenn U_batt > = 24V) bei 2V, wobei sie unstabilisiert mit der Batteriespannung > wandert. Genau das soll sie wohl auch, schließlich soll die Batteriespannung gemessen werden. Lediglich die Bezeichnung als „Referenz“ ist ein wenig unglücklich gewählt.
Martin Z. schrieb: >> Wenn nicht, dann hätte ich die Teiler so gewählt, dass bei der maximalen >> Spannung (2 Batterien beim Laden ≈ 29V) am ADC-Eingang auch knapp die >> Referenzspannung zu sehen ist. > OK dann dimensioniere ich den Spannungsteiler mit 13k und 20k .. 10er > Potenz gleich hinauf :) Dann hätte ich eine Vref von ~3V bei Uz=5V. Oder > soll ich eine Z-Diode mit Uz=10V nehmen und die dann mit dem Spgsteiler > auf ~3V regeln? Jetzt bringst du mich durcheinander. Beim ADC hat man eine feste Referenzspannung aus einer extra Referenzdiode (oder was einfacherem). Das ist in der obigen Zeichnung nicht enthalten. Dann hat man einen ADC-Eingang, mit dem man die unbekannte Größe messen will. Das wäre nach meinem Verständnis das Signal ADC-VIN. Die Z-Diode habe ich so verstanden, dass du damit bei zufälligerweise noch höherer Eingangsspannung deinen ADC-Eingang schützen willst, die aber im normalen Betrieb nichts zu tun hätte. Ein z.B. 10-Bit ADC liefert dir nun Werte zwischen 0 und 1023 - die 1023 dann, wenn ADC-VIN >= Vref ist. Vref kann üblicherweise einen Wert bis zur Versorgungsspannung des ADCs haben. Für deinen ADC steht das im Datenblatt. Übersteigt ADC-VIN die Vref, passiert zunächst nichts negatives, allerdings liefert der ADC dann nur noch die 1023; das ist das Ende deines Messbereichs. Mein Vorschlag mit der höheren Z-Diodenspannung resultierte daraus, dass sie imho eine Schutzdiode ist und dass du anschließend die Spannung nochmals halbierst. Bei einem max. zulässigen Input von 5V am ADC-VIN (µC mit 5V Versorgung) kann daher die Z-Spannung bis 10V gewählt werden - sie wird ja wieder durch 2 geteilt. Bei einer 3.3V-Schaltung solltest du mit der Z-Diode dann z.B. auf 6.2V gehen. Ob man den Spannungsteiler gleich um den Faktor 10 größer machen soll - ich weiß nicht, ich würde eher den Faktor 2 oder 3 wählen. Simpel schrieb: > D.h. an 1,6k fallen 2V ab und an 3,2k (Z-Diode) fallen 4V ab. Deine > Z-Diode mit 5,1V bleibt also arbeitslos und deine sog. > "Referenzspannung" hat ihren Namen nicht verdient und liegt (wenn U_batt > = 24V) bei 2V, wobei sie unstabilisiert mit der Batteriespannung > wandert. Deshalb nochmals meine lange Ausführung. Ich hatte nicht angenommen (aus den Gründen die du aufführst), dass der rechte Schaltungsteil die Referenzspannung generiert, sondern die Messpannung mit Überspannungsschutz sei. Wo und wie sollten den sonst gemessen werden?
Leute, meine Vref in der Schaltung sollte Vbat od so ähnlich heißen. Das kann verwirren. Das hat nicht mit Vref des ADCs zu tun. Die beträgt 3.3V. Mehr später...
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