Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik AC Signal von DC Spannung entkoppeln


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von Johann B. (brockelmann)


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Moin,
ich möchte gerne ein Gerät bauen, welches den Innenwiderstand einer 
18650  Lithium-Ionen Batterie bestimmen kann. Hierzu belaste ich die 
Batterie mit einem Gleichstrom und moduliere dort eine Wechselspannung 
drauf. Dies funktioniert auch alles. Jetzt messe ich die Spannung über 
der Batterie.

Dort habe ich die Batteriespannung mit der aufmodulieren 
Wechselspannung. Ich möchte aber nur die Wechselspannung, ohne DC Anteil 
haben. Jetzt ist meine Frage, wie bekomme ich die Wechselspannung von 
der Gleichspannung, ohne dass sich das Signal verfälscht. Die 
Wechselspannung der Batterie beträgt einmal 10Hz und 1kHz.

Ich hatte es zuerst mit einem OPV als einfacher 
Einweg-Präzisionsgleichrichter mit vorgeschaltetem Hochpass probiert.
Für das 1kHz Signal, kam ich auch auf akzeptable Ergebnisse.
Abweichungen < 1%, gemessen an der Ausgangsamplitude zur 
Eingangsamplitude.
Aber wenn ich jetzt im 10Hz Bereich bin, sind die Messfehler > 1% und 
das wollte ich ungerne haben. Für jede Frequenz habe ich einen einfacher 
Einweg-Präzisionsgleichrichter mit Hochpass am Eingang aufgebaut.

Kennt vielleicht jemand einen anderen Weg die Wechselspannung von der 
Gleichspannung zu trennen oder hat einen Vorschlag wie ich bei tieferen 
Frequenzen die Gleichspannung von der Wechselspannung wegbekomme?

von Wolfgang (Gast)


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Johann B. schrieb:
> Jetzt ist meine Frage, wie bekomme ich die Wechselspannung von
> der Gleichspannung, ohne dass sich das Signal verfälscht.
Hast du schon mal an einen Kondensator gedacht?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Johann B. schrieb:
> ich möchte gerne ein Gerät bauen, welches den Innenwiderstand einer
> 18650  Lithium-Ionen Batterie bestimmen kann.

So weit, so gut.

> Hierzu belaste ich die
> Batterie mit einem Gleichstrom und moduliere dort eine Wechselspannung
> drauf.  ... Die
> Wechselspannung der Batterie beträgt einmal 10Hz und 1kHz.
>
> Ich hatte es zuerst mit einem OPV als einfacher
> Einweg-Präzisionsgleichrichter mit vorgeschaltetem Hochpass probiert.
> Aber wenn ich jetzt im 10Hz Bereich bin, sind die Messfehler > 1% und
> das wollte ich ungerne haben.

Dann machst du etwas falsch. Ein Hochpaß (vulgo: Koppelkondensator und 
danach Widerstand nach GND für den DC-Wert) ist schon korrekt. Die 
Grenzfrequenz muß halt passen. Und man muß daran denken, daß so ein 
System eine Einschwingzeit hat. Und evtl. muß man auch daran denken, daß 
ein OPV so ein GND-symmetrisches AC-Signal nur dann sauber verarbeitet, 
wenn er eine bipolare Versorgung hat.

Darf man fragen, was der Zinnober mit DC-Belastung und zusätzlicher 
AC-Belastung und dann noch bei zwei verschiedenen Frequenzen soll? Ein 
normaler Mensch würde einfach Leerlaufspannung und Spannung bei DC-Last 
verwenden. Oder meinetwegen auch zwei verschiedene DC-Lasten.

Nein, warte. ich ziehe die Frage zurück. bestimmt wieder irgend so ein 
blödsinniger Akku Voodoo.

von Harald W. (wilhelms)


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Johann B. schrieb:

> ich möchte gerne ein Gerät bauen, welches den Innenwiderstand einer
> 18650  Lithium-Ionen Batterie bestimmen kann.

Dir ist aber schon klar, das dieser Innenwiderstand abhängig vom
entnommenen Gleichstrom ist?

von Johann B. (brockelmann)


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Axel S. schrieb:
> Und man muß daran denken, daß so ein
> System eine Einschwingzeit hat. Und evtl. muß man auch daran denken, daß
> ein OPV so ein GND-symmetrisches AC-Signal nur dann sauber verarbeitet,
> wenn er eine bipolare Versorgung hat.

Die Einschwingzeit habe ich bedacht und habe es auch schon mit einer 
bipolaren Spannungsversorgung probiert, aber das Ergebnis war das 
gleiche.

Axel S. schrieb:
> Oder meinetwegen auch zwei verschiedene DC-Lasten.

Es wird einmal der DC Widerstand gemessen, das kann die Schaltung schon, 
nur jetzt möchte ich noch den AC Widerstand der Batterie bestimmen. Mit 
dem Widerstand kann man z.B. das Alter der Batterie (SoH) feststellen 
oder sonstige Beschädigungen sehen, die man beim DC Widerstand nicht 
erkennen würde.
Normalerweise misst man den AC Widerstand mit einigen mHz bis ein paar 
kHz, da mir aber in diesem Fall zwei Frequenzen reichen, wollte ich die 
Schaltung für diese beiden Frequenzen dimensionieren.

Harald W. schrieb:
> Dir ist aber schon klar, das dieser Innenwiderstand abhängig vom
> entnommenen Gleichstrom ist?

Die Batterie wird z.B. mit konstant 2A entladen, wo zusätzlich noch eine 
Wechelspannung aufmoduliert wird. Der Widerstand wird dann über die Zeit 
gemessen. Dabei wird versucht die Batterie auf einer Temperatur zu 
halten.

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