Moin! Ich möchte mit einem Attiny die Batteriespannung messen. Weil die Batteriespannung ein anderes Ground-Level als der Attiny hat, möchte ich einen OPV als Differenzverstärker nutzen. Dazu habe ich testweise die Schaltung von http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm simuliert, welche prinzipiell funktioniert. Ich nutze ein Widerstandsverhältnis (R2/R1) von 10k zu 51k, sodass die Batteriespannung von 4V-5,6V auf maximal 1,1V (Die angedachte Referenzspannung des Tinys) runtergeteilt wird. Allerdings kann ich die ersten 70% des ADCs praktisch nicht nutzen, weil die Batteriespannung nie unter 4V kommt. Daher würde ich dieses Offset gerne noch abziehen, sodass ich den gesamten Messbereich des ADCs nutzen kann. Prinzipiell könnte ich natürlich einfach ein weiteren OPV dahinterschalten, der eine feste Spannung abzieht. Allerdings frage ich mich, ob es auch eine Möglichkeit gibt, mittels eines OPVs eine Differenz zu verstärken und ein Offset abzuziehen? Geht das? Schöne Grüße Julian
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Julian schrieb: > anderes Ground-Level Dann bringt dir der OPV auch nichts. Du müsstest beide galvanisch trennen. Warum kannst du die Grounds nicht zusammenschalten?
Zwischen Batterie und Ground hängt ein FET zur Konstantstromladung und ein Shunt zur Strommessung. Der OPV wird über USB-Netzteil versorgt, was auch den Ladestrom bereit stellt. Ein Tiny (läuft mit 3,3V) misst den Strom durch den Shunt mittels OPV und regelt über PWM und Tiefpass den FET und damit den Ladestrom. Shunt und Fet auf die positive Seite des Akkus zu packen, würde das Treiben des Fets deutlich erschweren, weil ich die 3,3V PWM des Tinys dann erst auf Batteriespannung verstärken müsste.
Warscheinlich es keine gute Idee den "Messbereich" durch Hinzufügen eines weiteren Operationsverstärker besser auszunutzen, denn damit erhöhst du auch Offset-Abweichungen, Rauschen und Temperaturabhängigkeit.
Angehängte Dateien:
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Laderegelung.png
10 KB
Anbei die Simulation der Konstantstromquelle, der Strommessung und der Spannungsmessung (noch ohne Offset).
Stefanus F. schrieb: > Warscheinlich es keine gute Idee den "Messbereich" durch > Hinzufügen > eines weiteren Operationsverstärker besser auszunutzen, denn damit > erhöhst du auch Offset-Abweichungen, Rauschen und > Temperaturabhängigkeit. Deswegen war meine Hoffnung, das mit einem OPV lösen zu können...
Julian schrieb: >> denn damit >> erhöhst du auch Offset-Abweichungen, Rauschen und >> Temperaturabhängigkeit. > > Deswegen war meine Hoffnung, das mit einem OPV lösen zu können... Wenn Du Stefanus Beitrag richtig liest, würdest Du aber erkennen, das ein zusätzlicher OPV Dein Ergebnis eher verschlechtert statt verbessert.
Harald W. schrieb: > Julian schrieb: > >>> denn damit >>> erhöhst du auch Offset-Abweichungen, Rauschen und >>> Temperaturabhängigkeit. >> >> Deswegen war meine Hoffnung, das mit einem OPV lösen zu können... > > Wenn Du Stefanus Beitrag richtig liest, würdest Du aber erkennen, > das ein zusätzlicher OPV Dein Ergebnis eher verschlechtert statt > verbessert. Ihr bezieht euch bereits auf den Einsatz des ersten OPVs? Ohne diesen erhalte ich Abweichung von bis ca. 1V die über den FET abfallen. Da sollte ein OPV ja schon deutlich präziser arbeiten.
Die ganze Schaltung kommt mir nicht gut durchdacht vor. Für solche Zwecke gibt es zahlreiche "Power Meter" Mikrochips, die ihren Aufgabe gut und einfach erfüllen. Wenn du sie seriell optisch entkoppelt ansprichst, erübrigt sich das Thema der GND Potentiale und weitere Knackpunkte.
Stefanus F. schrieb: > Die ganze Schaltung kommt mir nicht gut durchdacht vor. Für solche > Zwecke gibt es zahlreiche "Power Meter" Mikrochips, die ihren Aufgabe > gut und einfach erfüllen. Wenn du sie seriell optisch entkoppelt > ansprichst, erübrigt sich das Thema der GND Potentiale und weitere > Knackpunkte. Welchen Chip könntest du denn empfehlen?
Julian schrieb: > Stefanus F. schrieb: >> Die ganze Schaltung kommt mir nicht gut durchdacht vor. Für solche >> Zwecke gibt es zahlreiche "Power Meter" Mikrochips, die ihren Aufgabe >> gut und einfach erfüllen. Wenn du sie seriell optisch entkoppelt >> ansprichst, erübrigt sich das Thema der GND Potentiale und weitere >> Knackpunkte. > > Welchen Chip könntest du denn empfehlen? Meine Erfahrungen beziehen sich auf einen alten Chip von Analog Devices. Ich würde Dir empfehlen, dich dort mal nach aktuellen Modellen umzuschauen. https://www.analog.com/en/products/monitor-control-protection/power-monitors.html
Julian schrieb: > Allerdings frage ich mich, ob es auch eine Möglichkeit gibt, mittels > eines OPVs eine Differenz zu verstärken und ein Offset abzuziehen? Geht > das? Laß Du erst einmal R12 einfach weg und schau was passiert. mfg Klaus
Julian schrieb: > Anbei die Simulation der Konstantstromquelle, der Strommessung und der > Spannungsmessung (noch ohne Offset). Ist die 5,3-Volt-Versorgung ausreichend genau? Wenn ja, dann machst Du einfach einen Spannungsteiler von der 5,3V nach Masse mit einem Abgriff z.b. bei 3,8V. Die beiden Widerstände des Spannungsteiler müssen in einer gedachten Parallelschaltung exakt 51kOhm ergeben. Und anstatt über R2 an den Minuspol der Batterie wird der negative Eingang des OPV direkt an eben diesen Spannungsteiler angeschlossen. Alternativ kannst Du auch über R2 an den Spannungsteiler gehen. R2 muss dann aber so geändert werden, damit die Reihenschaltung aus R2 mit der Parallelschaltung der beiden Spannungsteilerwiderstände wieder 51kOhm raus kommen.
Alles Blödsinn was ich geschrieben habe... Einfach ignorieren...
Klaus R. schrieb: > Laß Du erst einmal R12 einfach weg und schau was passiert. > mfg Klaus Ebenfalls Blösinn. Aber setze R12 mal auf 51k und spiele etwas weiter. mfg klaus
Julian schrieb: > Allerdings frage ich mich, ob es auch eine Möglichkeit gibt, mittels > eines OPVs eine Differenz zu verstärken und ein Offset abzuziehen? Geht > das? Das geht sicher schon irgendwie. Du brauchst dazu von irgendwoher eine Referenzspannung, die (direkt oder indirekt) den gewünschten Offset festlegt. Aber die brauchst du ja auch, wenn du einen zweiten Opamp verwendest. Julian schrieb: > Prinzipiell könnte ich natürlich einfach ein weiteren OPV > dahinterschalten, der eine feste Spannung abzieht. Woher würdest du diese feste Spannung nehmen? Sind dir die 3,3V des Tiny oder die 5,3V des Netzteils stabil und sauber genug, dass man daraus über einen Spannungsteiler die gewünschte Offsetspannung erzeugen kann? Wenn nicht brauchst du zusätzlich noch ein Spannungsreferenz-IC. Anderes Thema: Dein Netzteil liefert laut Schaltplan 5,3V, die Batterie hat aber bis zu 5,6V. Damit wird die Drain-Source-Spannung des Mosfets bei voll geladener Batterie negativ, was den armen Kerl (und evtl. auch das Netzteil) ordentlich zum Schwitzen bringen wird.
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Hallo, > Julian schrieb: > Dazu habe ich testweise die Schaltung von > http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm simuliert, > welche prinzipiell funktioniert. Besser (genauer, einfacher) für solche Zwecke ist ein Instrumenten-Verstärker. Gibt es wie normale OPV als fertigen IC z.B AD620. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD620.pdf Gibt aber noch viele mehr von edlichen Herstellern. > (R2/R1) von 10k zu 51k, sodass die Batteriespannung von 4V-5,6V auf > maximal 1,1V (Die angedachte Referenzspannung des Tinys) runtergeteilt > wird. Allerdings kann ich die ersten 70% des ADCs praktisch nicht > nutzen, weil die Batteriespannung nie unter 4V kommt. Daher würde ich > dieses Offset gerne noch abziehen, sodass ich den gesamten Messbereich > des ADCs nutzen kann. Standard Instrumentenverstärker haben auch einen Offsetpin, an den du auch einen negativen Offset anlegen kannst (beim AD620 -> Pin5). > Allerdings frage ich mich, ob es auch eine Möglichkeit gibt, mittels > eines OPVs eine Differenz zu verstärken und ein Offset abzuziehen? Geht > das? Ja, wie oben beschrieben. Dann wäre aber eine neg. Betriebsspannung sinnvoll. Aber die kann man leicht mit einer Ladungspumpe machen. Den neg. Offset kannst du z.B. aus deiner ADC-Referenz per OPV erzeugen siehe, invertierender OPV: https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210141.htm
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