Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3-5V Differentialspannung messen, welche 40V über Masse liegt


von Jan (Gast)


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Hallo.

Wenn ich in einem Batterie-Stack die Spannung der z.B. obersten Zelle 
messen will, so liegt diese bei z.B. 40V (Minus) und 44V (Plus). Gibt es 
ein Verfahren ohne Spannungsteiler, um die Spannung rein differentiell 
mit einem ADC zu messen? Differentielle ADCs erlauben imho generell 
keine Spannung > deren Versorgungsspannung. Und einen ADC, der 40V 
verträgt, kenne ich nicht.

: Verschoben durch Moderator
von Gebhard R. (Firma: Raich Gerätebau & Entwicklung) (geb)


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Es gibt Instrumenten bzw. Differenzverstärker, die mit so hohen 
Eingangsspannungen zurechtkommen und dir das Signal mundgerecht für den 
ADC aufbereiten. Schau mal bei TI oder AD nach.
Grüsse

von georg (Gast)


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Jan schrieb:
> Gibt es
> ein Verfahren ohne Spannungsteiler

Warum - auch extra dafür vorgesehene ICs (für HiSide-Strommessung) 
arbeiten mit Spannungsteilern, die die Eingangsspannung herunterteilen 
auf das was der Opamp noch korrekt verarbeiten kann.

Alternative: Trennverstärker.

Georg

von derMosphet (Gast)


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Für exakt diesen Zweck (Zellenspannungen einer Batterie messen), gibt es 
eigene Chips die nur an eine Zelle angeschlossen werden und dann die 
Messdaten digital auf spannungsfesten oder potentialgetrennten Ausgängen 
ausgeben. Beispiel: https://www.analog.com/en/parametricsearch/11532

von Franz (Gast)


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Wie gemacht dafür scheint ein Delta-Sigma-Modulator mit galvanischer 
Trennung.
TI hat kürzlich den AMC1336 herausgebracht.
Diesen könntest du aus der Zellspannung Versorgen.

Gruß
Franz

von MaWin (Gast)


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Jan schrieb:
> Gibt es ein Verfahren ohne Spannungsteiler, um die Spannung rein
> differentiell mit einem ADC zu messen

LTC1043, hält aber nur 18V aus, musst du also mit 44V Analogschaltern 
selbst aufbauen.

Instrumentenverstärker haben ja auch Spannungsteiler, obwohl ein INA117 
durchaus höhere Spannungen auf GND abbilden kann als seine 
Versorgungsspannung beträgt.

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

da gibt es einige Möglichkeiten, aber in der heutigen Zeit ist hier die 
Verwendung von zwei Spannungsteilern und einem ADC geeigneter Auflösung 
die simpelste Lösung.
Wenn du das aber ausschließt, was sind die Gründe bzw. was ist die 
Aufgabe, die du lösen willst?

Gruß Kai

von Dietrich L. (dietrichl)


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MaWin schrieb:
> Instrumentenverstärker haben ja auch Spannungsteiler, obwohl ein INA117
> durchaus höhere Spannungen auf GND abbilden kann als seine
> Versorgungsspannung beträgt.

Da sind die Widerstände per Laserabgleich (?) genau gepaart. Der 
Absolutwert muss ja nicht so genau sein.
Wenn man das selber mit externen Widerständen machen will, müssen sie 
hochgenau sein und sind dann entsprechend teuer. Oder man paart sie 
durch Selektion...

von Test (Gast)


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Kai S. schrieb:
> da gibt es einige Möglichkeiten, aber in der heutigen Zeit ist hier die
> Verwendung von zwei Spannungsteilern und einem ADC geeigneter Auflösung
> die simpelste Lösung.

Aus Sicht des ADCs (0V-Bezug) möchte er 40 .. 44V messen. Mit einem auf 
Masse bezogenen Spannungsteiler 1:10 wäre der resultierende sein 
Messbereich 4,4V - 4,0V = 0,4V groß. Das ist natürlich nix. Er will 
schon den ganzen Messbereich des AD-Wandlers nutzen. Nur sind die 0 .. 
4V eben nicht auf Masse (0V) sondern auf 40V bezogen. Damit man das 
Messen kann braucht man einen ADC (oder ein anderes IC) das eine 
entsprechend hohe Commond-Mode-Inputvoltage zulässt. Die meisten 
Highside-Monitore habem eome solch hohe Voltage-Range wie z.B. der 
INA169 https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina169.pdf
Der kann auch noch bei 40V differenziell die 0 .. 4V verstärken und gibt 
ein massebezogenes Signal aus das dann mit dem Mikrocontroller 
digitalisiert werden kann. Alternativ kann man natürlich auch jeder 
Zelle einen eigenen galvanisch getrennten (SPI-) ADC samt 
Referenz-Peripherie spendieren.

Kai S. schrieb:
> Wenn du das aber ausschließt, was sind die Gründe bzw. was ist die
> Aufgabe, die du lösen willst?

So einfach geht das mit dem Spannungsteiler wie du siehst nicht.

Jan schrieb:
> Wenn ich in einem Batterie-Stack die Spannung der z.B. obersten Zelle
> messen will, so liegt diese bei z.B. 40V (Minus) und 44V (Plus).

von Forist (Gast)


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Kann ein Moderator vielleicht mal den Titel an das Thema anpassen.

Mit Differentialspannung - was ist das überhaupt - hat das hier nun 
wirklich nichts zutun.

von Dieter (Gast)


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Auf dem Potential arbeitet ein U nach  I- Wandler. Die Differenz wird 
als Stromwert uebertragen. Ueber 60V dann nur noch galvanisch getrennte 
digitale Übertragung.

von Werner H. (werner45)


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Mir fällt da eine mechanische Lösung ein:
Ein Drehwähler (alte Post), der sich den Batteriestapel hoch hangelt und 
jede Einzelspannung ausgibt.
Könnte moderner ersetzt werden durch einen Schrittmotor mit 
Reedkontakten an jeder Batterie. Magnete entweder an einem Zahnriemen 
linear (Scanner, Drucker) oder kreisförmig angeordnet.

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