Hallo Alle! Ich möchte die Spannungen der Einzelzellen eines 2s Akkus ermitteln. (die werden dann digitalisiert zur Überwachung) Dafür nehme ich Operaionsverstärker in der Subtrahierer Schaltung, alle Widerstände sind 15kOhm. Nun bekomme ich das nicht so richig hin. An einem Ausgang habe ich annähernd die Spannung der ersten Zelle, aber minimal höher, Zelle hat 3,313V und am Ausgang liegen 3,294V (Zelle im Bild oben) Die untere Zelle hat 3,336V, am Ausgang des OPs messe ich aber 5,93V?! OPs sind AD744, Versorgungsspannung sind die gesamten 6,65V des Akkus. Aber auch mit einem externen Netzteil getestet. Dann bei zB 9V Versorgungsspannung 3,282V an dem OP oben und 8,26V unten. Bei 16V pendelt sich die oben gemessene Spannung bei 3,23V ein, während unten 15V gemessen sind. Der OP versucht, den in- auf in+ hochzuziehen und schafft das nicht. Wo ist jetzt mein Denkfehler? Danke im Voraus!!!
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Dein OPV ist ungeeignet. Das Zauberwort heißt "Rail-to-Rail Input Common-Mode Voltage Range", wie z.B. beim LMC6482. Die Genauigkeit Deiner Schaltung hängt stark von der Gleichheit der Widerstände ab. Gerhard
Bary schrieb: > Wo ist jetzt mein Denkfehler? Gleichtakteingangsspannungsbereich des AD744 verlassen.
Hi! Hate es vorher mit dem LT1637 versucht, bekomme das aber auch nicht hin. Der ist zwar Rail-to-Rail (deswegen auch diesen gewählt), aber die Ausgangsspannungen sind auch unpassend. Die untere Zelle wird hier gu gemessen, die obere hingegen nicht, da habe ich über 6 Volt....
Bary schrieb: > Die untere Zelle hat 3,336V, am Ausgang des OPs messe ich aber 5,93V?! Eingänge vertauscht?
nein, Eingänge ganz sicher nicht vertauscht, mittlerweile mehrfach kontrolliert...
Darf V- und in- beides auf Erde? das ist ja bei der unteren Zelle der Fall....okay, über einen Widerstand ist in- an Erde. Widerstände sind mit dem goldenen Ring, also auf 1% genau, es geht mir aber erstmal nur ums Prinzip, und die Abweichung ist dafür zu groß. Alle Widerstände sind 15k, ist das okay so?
Bary schrieb: > Darf V- und in- beides auf Erde? das ist ja bei der unteren Zelle der > Fall....okay Nein, ist es nicht. Dort liegen die Eingänge auf der halben Zellenspannung. > Alle Widerstände sind 15k, ist das okay so? Finde ich recht niederohmig --> Zellenentladung
Das verstehe ich nicht. Auf der halben Zellenspannung? Ich greife die Zellen doch einzeln ab, also die untere von Erde bis "Mitte" und die obere von "Mitte" bis Akku-Plus. Dahinter kommt jeweils die Subtrahierer Schaltung. Danach müsse ich vom Out des OP zur Erde die jeweilige Zellenspannung bekommen. Wenn nicht rail-to-rail etwas vermindert. Aber nich verdoppelt, wie jetzt bei der einen Zelle... Wo ist nur der Fehler
Bary schrieb: > Darf V- und in- beides auf Erde? Da man diese Bezeichner in deiner Schaltung nicht finden kann, kann ich dazu nur Mutmaßen. Aber ich würde mal die Zellenspannung und die OP-Versorgung galvanisch trennen, also den OPs eine eigene Versorgung gönnen. Dann downloadest du dir LTSpice und simulierst da deine Schaltung. Mit dem Tutorial schaffst du das nach ca. 20 Seiten.
Bary schrieb: > Das verstehe ich nicht. Auf der halben Zellenspannung? Ja, wo sonst? Der +Eingang des OPV ist über einen R/R-Teiler an die Zellenspannung angeschlossen. Demnach liegt am +Eingang die halbe Zellenspannung. Der OPV stellt nun seine Ausgangsspannung so ein, daß die Differenz zwischen den Eingängen =0 wird. Das ist der Fall, wenn die Ausgangsspannung gleich der Zellenspannung ist, weil der Teiler am -Eingang die Ausgangsspannung zum -Eingang hin halbiert.
Der "untere" AD744 kann so jedenfalls nicht funktionieren. Laut Datenblatt braucht er zwischen den Eingängen und der negativen Betriebsspannung 3,5Volt Abstand.
Bary schrieb: > Wo ist jetzt mein Denkfehler? Die Schaltung taugt nichts, vor allem entladen die Widerstände die Akkus und müssen hochpräzise sein. Miss den unteren Akku direkt (man muss keine Differenz zu 0 bilden) und den oberen mit einem LTC1043 an den zweiten Analogeingang verfrachten.
Das mit den Widerständen ist nur zum Teil ein Einwand: Wir haben zwei Widerstände in Reihe auf GND. Das sind 14kOhm + 14kOhm = 28kOhm Widerstand. Spannung ist 6.6V Der Strom, der über die Widerstände abfließt ist dann I = U/R = 6.6 / 28000 = 0.2mA Die 10000mAh-Batterie würde dann in 5 Jahren entladen werden. Das können wir glaub ich verschmerzen Rechnung: 10000mAh / 0.2mAh = 50000h 50000h / 24h = 2000d 2000d / 365d = 5y
Michael B. schrieb: > Miss den unteren Akku direkt (man muss keine Differenz zu 0 bilden) und > den oberen mit einem LTC1043 an den zweiten Analogeingang verfrachten Es sollen damit auch andere Akkus überwacht werden, 3s,4s etc. Was genau ist an der Schaltung prinzipiell falsch? Habe mit lt1637 rail-to-rail auch keinen Erfolg
1. Wie sind eigentlich die beiden OP Ausgänge verschaltet? Da endet das Papier. 2. Misst du jeweils gegen Masse? 3. Wie schon gesagt wurde geht das nur mit einem Rail to Rail OP. 4. Wie Michael B. gesagt hat ist die Schaltung empfindlich gegenüber Gleichtaktfehler. Besser ist für den oberen Teil ein Instrumentenverstärker.
Bary schrieb: > Es sollen damit auch andere Akkus überwacht werden, 3s,4s etc. Ich LIEBE Salamischeiben. Hast du noch ein paar mehr, Wildschwein und Hirsch ?
Bary schrieb: > Es sollen damit auch andere Akkus überwacht werden, 3s,4s etc. Was genau > ist an der Schaltung prinzipiell falsch? Habe mit lt1637 rail-to-rail > auch keinen Erfolg pro Akku einen potenzialgetrennten DC/DC Wandler SIM1 https://www.reichelt.de/dc-dc-wandler-am1s-1-w-9-v-110-ma-sil-4-sim1-1209-sil4-p57502.html?PROVID=2788&gclid=CjwKCAiAyfvhBRBsEiwAe2t_i_cMvEKfQvSY5yxbJim6rOr5Tcdwu09T2IZkg3b7WLYc-geLfdBpfBoCpkYQAvD_BwE&&r=1 mit eigener Schaltung z.B. ADC vom Atmel könnte reichen Akku da sollten 10Bit wirklich reichlich sein, man könnte sogar noch 2 Bit wegwerfen. und das Ergebnis seriell über Optokoppler raustickern zu einem Sammler der Daten, das wäre beliebig erweiterbar. Das macht es von der Anzahl der hochgelegten Zellen unabhängig, jede Schaltung kann gleich sein, nur bezogen auf eine Zelle, egal ob 3s 4s 5s
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Ähm, der obere IN+ bekommt ja nicht die halbe Zellenspannung, sondern die halbe Akkuspannung. Was soll der messen?
Udo S. schrieb: > 3. Wie schon gesagt wurde geht das nur mit einem Rail to Rail OP. Nee, braucht man nicht. Die OPV-Eingänge liegen nie an den Rails, sondern immer um eine halbe Zellenspannung über der negativen Rail und höchstens auf Höhe der halben Gesamt-Akkuspannung. Die Ausgänge liegen immer auf der Höhe einer Zellenspannung.
Udo S. schrieb: > 1. Wie sind eigentlich die beiden OP Ausgänge verschaltet? Da endet das > Papier. die gehen an einen AD-Wandler > 2. Misst du jeweils gegen Masse? ja > 3. Wie schon gesagt wurde geht das nur mit einem Rail to Rail OP. ja, wie schon geschrieben, auch versucht. > 4. Wie Michael B. gesagt hat ist die Schaltung empfindlich gegenüber > Gleichtaktfehler. Besser ist für den oberen Teil ein > Instrumentenverstärker. das ist genauer. Erklärt aber nicht, dass der untere OP immer höhere Ausgangswerte bei höheren Versorgungsspannungen liefert. Offensichtlich möchte er ausgleichen, schafft es aber nicht. batman schrieb: > Ähm, der obere IN+ bekommt ja nicht die halbe Zellenspannung, sondern > die halbe Akkuspannung. Was soll der messen? soll die Spannung der jeweiligen Zelle messen. Joachim B. schrieb: > pro Akku einen potenzialgetrennten DC/DC Wandler SIM1 > https://www.reichelt.de/dc-dc-wandler-am1s-1-w-9-v-110-ma-sil-4-sim1-1209-sil4-p57502.html Eingangsspannung 12v, Ausgangsspannung 9V, müsste ich dann einfach mit 9/12 skalieren?
Bary schrieb: > Joachim B. schrieb: >> pro Akku einen potenzialgetrennten DC/DC Wandler SIM1 >> > https://www.reichelt.de/dc-dc-wandler-am1s-1-w-9-v-110-ma-sil-4-sim1-1209-sil4-p57502.html > Eingangsspannung 12v, Ausgangsspannung 9V, müsste ich dann einfach mit > 9/12 skalieren? nö, was dir zu Verfügung steht UE/UA 12/05 05/05 ein AVR braucht i.d.R. 5V Da ein SIM1 4 Beine hat und potenzialfrei arbeitet kannst du doch jeden für die Eingangsspannung nehmen welche über >=5V zur Verfügung steht, Ausgang 5V für einen AVR, alle Zellen über der untersten Zelle werden dann hochgelegt Versorgung SIM1 (Eingang) -> SIM1 (Ausgang) -> AVR (VCC/GND) -> ADC Eingang / GND vom AVR (so sieht er nur die mittlere Zelle, das unter und über dieser ist interessiert nicht) Dieser liegt dann auf seinem GND auf der Mittenanzapfung erste(untere) Zelle zur 2ten(oberen) Zelle in der Luft, das sieht aber der 2te AVR nicht für den ist es wie unten, dewegen schickt man die Daten seriell über Optokoppler raus um sie wieder zum Sammler auf GND zu beziehen, der alle Daten auf GND bezogen erhält.
Michael B. schrieb: > Miss den unteren Akku direkt (man muss keine Differenz zu 0 bilden) So ist es. Für die unterste Zelle reicht ein Stück Draht: Am Eingang des Drahtes: die Spannung der untersten Zelle (gegen GND) Am Ausgang des Drahtes - simsalabim - die Spannung der untersten Zelle (gegen GND gemessen)
>Bary (Gast) schrieb: >einem Ausgang habe ich annähernd die Spannung der ersten Zelle, aber >minimal höher, Zelle hat 3,313V und am Ausgang liegen 3,294V (Zelle im >Bild oben) Ist doch ok bei 1% Rs. >Die untere Zelle hat 3,336V, am Ausgang des OPs messe ich aber 5,93V?! Tja, schlechte Wahl, der AD744. Daß Du den AD744 nimmst, erklärt klar das Problem. Denn Du verläßt bei der unteren Zelle eindeutig den CommonMode-Bereich, welcher erst 3,5V über Null anfängt. ZWeitens hast Du mit 6,9V Betriebsspannung versucht, was genau so Quatsch beim AD744 ist, denn der will schonmal mindestens 9V sehen. >Hi! Hate es vorher mit dem LT1637 versucht, bekomme das aber auch nicht Der sollte auf alle Fälle passen. >hin. Der ist zwar Rail-to-Rail (deswegen auch diesen gewählt), aber die >Ausgangsspannungen sind auch unpassend. Die untere Zelle wird hier gu Was heist gu? Gut? Dann ist ja dieses Problem gelöst. >>gemessen, die obere hingegen nicht, da habe ich über 6 Volt.... Schaltungsfehler irgendwo ...
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Bin nun die Schalung mehrfach durchgegangen und wieder nachgesteckt auf dem Bredboard. Dabei alle möglichen Kombinationen von durchnumerierten OPs versucht. Ergebnis: Einer der LT637s ist anscheinend defekt, nur bei Verwendung diesen kommt falsche Ausgangsspannung, sein Bruder mach das richtig und auch die beiden AD744 auch. Auf der Lochraster-Platine macht das ja auch nur einer LT637 falsch. Nun habe ich einen LT637 (smd) auf die kleine Breakout-Platine fürs Breadboard gelötet und den "fehlerhaften" auf meiner Lochraster-Platine ersetzt und nachgemessen. Wieder defekt?! Die Schaltung läuft aber jetzt zumindest mit den AD744 so wie sie soll, die ist also prinzipiell richig. Ist der LT637 nun ein für diese Anwendung unpassender Typ? (Rail-to-rail, +-22V supply waren die Kaufkriterien.) Oder gehen die beim Löten tot?(top Weller SMD Station, auf 320°, unterm Mikroskop, also nur kurzer Kontakt) Bin wieder verwirrt : )
Schaltbilder helfen gegen Verwirrung, wie wärs mit LTspice :-)
Oben ist ein Schaltbild angehängt. LT Spice geht ja nicht so ganz direkt unter Linux... ...und ich müsste mich da etwas zurecht finden. Erste Skizze im Anhang. Sieh aber nicht anders aus als das, was ich oben bereits gepostet habe.
kommt noch .. etwas angepasst, Werte noch nach Wunsch anpassen ... lauffähig
Angehängte Dateien:
Michel M. schrieb: > kommt noch .. etwas angepasst, Werte noch nach Wunsch anpassen ... > lauffähig Vielen Dank für die Mühe! zum Positiven: ich habe in den letzten Paar Tagen Einiges über OPs gelernt. Die Lösung war aber, dass die kleinen Breakout-Platinchen nicht symmetrisch sind gegen Verdrehung um Z-Achse. Da es mit nicht-SMD-Teilen ja irgendwann ging, bin ich dem wiederholt nachgegangen und alle durchgepiept. Dabei fiel das auf. Die Bahnen verlaufen unterschiedlich, je nach Ausrichtung der Schrift auf der grünen Platine, siehe Bild! : D Ich danke allen für die Kommentare!
Platine symmetrisch ?! Chip verkehrt herum aufgesetzt ?!
Michel M. schrieb: > Chip verkehrt herum aufgesetzt ?! Um es kurz zu fassen, ja. Ich habe jetzt quasi die Platine unter dem Chip gedreht, damit sie wie die darüber steht und die Lochraster-Schaltung nicht verändert werden muss. Eben getestet, läuft = ) Jetzt noch die Kapazität in die +Vs Leitung für beide OPs und einen Optokoppler für die Datenleitung des AD Wandlers ergänzen. Vielen Dank nochmal
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