Jump to content
mirico

Замеры напряжения на параллельных аккумуляторах

Recommended Posts

Поясняющая схема закреплена.

Есть два параллельно подключенных li-ion аккумулятора. Второй аккумулятор включается в работу когда первый разрядится. (полевики управляются контроллером).

Второй аккумулятор может отсутствовать или быть разряженным.

Нужно считывать текущее напряжение на аккумуляторах.

Есть идеи как это реализовать?

 

2019-11-14_141931.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нужно подумать на тем, как неведомый "контроллер" будет узнавать о состоянии аккумуляторов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, mirico сказал:

Нужно считывать текущее напряжение на аккумуляторах.

Есть идеи как это реализовать?

Не только "идея", но я так когда-то реализовывал:

9a7fbecfe53c.jpg

Математика простая. Если в контроллере ADC 10-битовый - принимаем что с питания Vcc (и с "+" аккумуляторов) получаем код 1023. Один бит соответствует напряжению ~0,00489 Вольт.

С "-" аккумуляторов подаём напряжение на входы аналого-цифрового преобразователя. Я условно обозначил аккумуляторы 1 и 2. Так-же условно обозначил входы ADC 1 и 2.

Далее всё очень просто: пусть, к примеру, с аккумулятора 1 получаем код 158, с аккумулятора 2 - 205.

Для аккумулятора 1: 1023-158=865, напряжение аккумулятора 865*0,00489= 4,23 Вольт

Для аккумулятора 2: 1023-205=818, напряжение аккумулятора 818*0,00489= 4,00 Вольт

Это один из вариантов подсчёта напряжения.

 

Другой вариант - схема та-же, только ADC должен выдавать не код, а считывать напряжение.

0 Вольт на входе - "0,00" на выходе ADC, 5 вольт на входе - "5,00" на выходе ADC.

Дальше простое вычитание:

напряжение ADC1 "0,77" вольт, напряжение Akk1 "5,00"-"0,77"="4,23" Вольт

напряжение ADC2 "1,00" вольт, напряжение Akk1 "5,00"-"1,00"="4,00" Вольт

Ну, в принципе, метод простой: из "опорного" питания нужно вычесть принятое с "-" аккумулятора.

Резисторы параллельно аккумулятору нужны чтобы при отсутствии аккумулятора "-" аккумулятора подтягивался к "+" аккумулятора и контроллер "видел" что аккумулятора нет или он просто полностью "сдох". Мосфеты должны, естественно, не иметь утечек в закрытом состоянии. В таком случае сопротивление резисторов можно увеличить в несколько раз.

Edited by Shahabbas
добавил

Share this post


Link to post
Share on other sites

Финальные результаты тестирования литиевых батареек FANSO при нормальных условиях

Перед разработчиком устройства, в котором предполагается использование батарейки, всегда стоит задача выбора того или иного бренда. Конечно, наиболее объективный результат по качеству можно получить при реальном тестировании в режиме работы самого устройства. Для того чтобы у разработчиков была некоторая информация о реальных значениях основных параметров ЛХИТ, инженеры компании КОМПЭЛ решили провести серию из трех тестов. Первый тест на постоянный разряд в нормальных климатических условиях, начатый в апреле 2019 г., мы завершили.

Узнать финальный результат тестирования

10 часов назад, mirico сказал:

Второй аккумулятор включается в работу когда первый разрядится.

Получается так - буду скакать на одной ноге пока нога не устанет, а потом на второй буду скакать. А какой в этом глубокий смысл вообще? Стоят два акка параллельно без всяких излишеств - вот пускай так и работают параллельно и одновременно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

@Vlad90 , ну тут всё просто - 100% резерв питания. Пока один в работе - второй заряженный на контроле. Если вдруг первый разрядился до критического уровня - включается в работу второй аккумулятор, а микроконтроллер сигнализирует, допустим, 1-м красным светодиодом что первому аккумулятору требуется зарядка. Вытащил первый аккумулятор для зарядки - красный светодиод мигает "отсутствует 1-й аккумулятор".

После зарядки воткнул на место первый аккумулятор - красный светодиод погас. Система работает на 2-м аккумуляторе до его разрядки. Как разрядится - автоматически переключается на первый аккумулятор и 2-й светодиод светит что "2-му аккумулятору требуется зарядка".

Если есть свободные пины контроллера - можно подключить двухцветные (красно/зелёные) светодиоды. Зелёным цветом индицировать какой акк в работе, красным - акк сдох, моргающий красный - нет аккумулятора. Тут уже как фантазия разыграется. Можно и зелёный заставить мигать когда напряжение рабочего аккума приближается к критически низкому уровню. Или использовать одновременное (оранжевый) или попеременное (красный/зелёный) индицирование напряжения аккумов.

Таким образом исключается возможность что одновременно параллельно работающие аккумуляторы могут так-же параллельно одновременно "сдохнуть" и система просто выключится!

 

Подобным образом было когда-то давно (когда ещё не было мобильных телефонов) сделано автоматическое переключение аккумуляторного питания в радиорелейных телефонных станциях NEC.

Edited by Shahabbas
добавил

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Видеокурс Работаем с микроконтроллерами STM32G0. Впервые на русском языке.

В цикле видеокурсов по работе с STM32G0 от компании STMicroelectronics показаны архитектура, периферия (особенности процессорного ядра, режимов пониженного питания, векторов прерываний, DMA и мультиплексора DMA, схемы тактирования и сброса, и.т.д.) и даны практические примеры. Материал дает наглядное понимание того, как начать работу на новых микроконтроллерах STM32G0

Подробнее

Задача привязки к общему проводу "подвешенного" напряжения в данном случае решается очень просто - при наличии инструментальное ОУ с rr in. Нужен оу и два резистора примерно по мегоому каждый. Один резистор подключаете к плюсу аккумулятора и общему, другой к минусу аккумулятора и плюсу питания ОУ. Входы +/- ОУ подключаете +/- аккумулятора, вход ref ОУ на общий, резистор rg можно не ставить. Получаете на выходе оу привязанное к общему напряжение численно равное напряжению на аккумуляторе с очень небольшой ошибкой. И, да, напряжение питания ОУ должно быть больше в два раза (лучше чуть больше) напряжения на аккумуляторе.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 часов назад, Shahabbas сказал:

 Пока один в работе - второй заряженный. Если вдруг первый разрядился до критического уровня - включается в работу второй аккумулятор, а микроконтроллер сигнализирует, допустим, 1-м красным светодиодом что первому аккумулятору требуется зарядка. Вытащил первый аккумулятор для зарядки - красный светодиод мигает "отсутствует 1-й аккумулятор".

После зарядки воткнул на место первый аккумулятор - красный светодиод погас. Система работает на 2-м аккумуляторе до его разрядки.

Логика работы сильно хромает. Контроль за разрядкой (загоранием светодиода) все равно осуществляется визуально. Человек смотрит на светодиод и при зажигании светодиода ручками меняет акки. Так зачем тогда все эти сложности с контроллером и пр? Просто  TL431 и светодиод на каждый акк, который показывает когда напряжение падает ниже уровня. Так-же точно загорится светодиод при снижении и так-же точно ручками человек меняет севший акк на заряженый. 

15 часов назад, Shahabbas сказал:

 Вытащил первый аккумулятор для зарядки - красный светодиод мигает "отсутствует 1-й аккумулятор".

А это вообще шедевр инженерной мысли! Сам вытащил акк, если не слепой и даже если склеротик и забыл, что вытащил, то видно-же что акка нет. Зачем городить систему со светодиодом и контроллером, что бы напомнить, что сам 5 минут назад вытащил акк и его нет. Предлагаю более простую систему без светодиода и контроллера:

spacer.png

Открываешь глаза и смотришь. Не на светодиод, а на акки. Если так как в левом отсеке - значит акк есть. Если так как в правом - значит акка нет. Думаю это и надежней и проще, чем сигнализация светодиодами о наличии акка в отсеке..

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest Федот

Зачем эти сложности, контроллер состояния аккумулятора и так управляет н полевиком, пусть еще и управляет п полевиком на резервный аккумулятор, можно добавить еще светодиод показывающий работу второго аккумулятора.  Есть еще компараторы с напряжением 2,7-5,5 и опорным напряжением 2,5 с потреблением 0,006 мА. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
14.11.2019 в 16:20, Shahabbas сказал:

Математика простая. Если в контроллере ADC 10-битовый - принимаем что с питания Vcc (и с "+" аккумуляторов) получаем код 1023. Один бит соответствует напряжению ~0,00489 Вольт.

С "-" аккумуляторов подаём напряжение на входы аналого-цифрового преобразователя. Я условно обозначил аккумуляторы 1 и 2. Так-же условно обозначил входы ADC 1 и 2.

Далее всё очень просто: пусть, к примеру, с аккумулятора 1 получаем код 158, с аккумулятора 2 - 205.

Для аккумулятора 1: 1023-158=865, напряжение аккумулятора 865*0,00489= 4,23 Вольт

Для аккумулятора 2: 1023-205=818, напряжение аккумулятора 818*0,00489= 4,00 Вольт

Это один из вариантов подсчёта напряжения.

Спасибо! У меня было предположение что для ADC нужны связанные земли, а в данной задаче они развязаны. Оказалось что нужно было быстро собрать на макетке и тестировать, а не предполагать. Два дня ушло на рассуждения как решить эту задачу и виделись только два выхода: использовать специализированные микросхемы типа MAX17055 или ОУ как предложил   @Стрелка осцилографа

@Vlad90   @Гость Федот , задачи разные бывают. В данном случае идея такова.  И её верно описал  @Shahabbas

Устройство может быть с закрытым батарейным отсеком и менять батареи может два человека, а значит они не знают: стоИт там две или одна батарея. Микроконтроллер кроме аккумуляторов может ещё другой полезной деятельностью заниматься.

Например стоит это дело в удалённости где-нибудь в лесу, обход происходит каждые 2 дня. Параллельной работы двух аккумуляторов хватит на 5 дней, одного аккумулятора на 2.5 дня. Человек приходит и меняет один севший аккумулятор. Зачем ему менять два полу-севших? А если один аккумулятор это ещё и сборка из десятка аккумуляторов...

Или второй вариант, стоит это дело также в удалённости. Когда первый аккумулятор разрядится, то устройство посылает сигнал что аккум сел и надо его менять. На замену есть ещё столько-же времени сколько разряжался первый аккумулятор.

Edited by mirico

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, mirico сказал:

менять батареи может два человека, а значит они не знают: стоИт там две или одна батарея

Если слово МЕНЯЕТ означает вытащить и взамен поставить, то индикация отсутствия не нужна. Или эти два меняльщика работают по принципу, один пришёл вынул и пошёл заряжать, а второй проходя мимо увидел светодиод и понял, что не хватает аккумулятора, и поставил. Вот первый удивиться когда вернётся с заряженным.  

3 часа назад, mirico сказал:

Когда первый аккумулятор разрядится, то устройство посылает сигнал что аккум сел и надо его менять. На замену есть ещё столько-же времени сколько разряжался первый аккумулятор.

Всё ровно менять нужно оба, иначе второй аккумулятор, будучи разряженным не имеет смысла.

Никак нельзя сигнализировать, что напряжение на первом аккумуляторе упало до предела и нужно его менять, чтоб резервный аккумулятор и был резервным, на случай отказа первого, или если оба меняльщика в запое?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 часов назад, mirico сказал:

обход происходит каждые 2 дня. Параллельной работы двух аккумуляторов хватит на 5 дней, одного аккумулятора на 2.5 дня.

А не проще ли в таком случае ходить 1 раз в 4 дня и менять сразу 2 акка не глядя ни на какую индикацию?  Может сесть раньше? Ставьте три параллельно, что бы никаких никогда проблем не возникло. Я вижу простую задачу решаемую с помощью "трех резисторов", а вы туда андронный коллайдер пытаетесь приспособить. Чем проще - тем надежней. Ну дала сбой ваша система.. сдох китайский светодиодик индикации.. Вася приходит, глядит на огоньки - "Все ОК оба акка на месте..." А на самом деле Петя утром пропил второй акк... просто индикация не сработала....

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вариант заменить мосфеты на P- канальные не рассматривался? Тогда МК мог бы измерять напряжение каждого аккумулятора безо всяких проблем и лишних "посредников".

А есть ещё такая система - "плановая замена". Если потребление устройства более - менее постоянное и можно предсказать степень разряда батарей, персонал просто периодически обходит точки и меняет все батареи подряд, невзирая на их состояние.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest Федот
16.11.2019 в 08:56, mirico сказал:

Микроконтроллер кроме аккумуляторов может ещё другой полезной деятельностью занимат...

Пусть занимается чем хочет, но состояние аккумулятора отслеживать нужно. И если не планируется делать резервный аккумулятор подзаряжаемым от основного, то хватает отслеживания состояния основного. И как писали выше, для нормальной работы менять придётся оба, чтоб сохранять резерв в 100 процентов.  Но если у вас настойчивые проблемы с регламентом обслуживания, и нет надежды на персонал, стоит подумать о третьем, запасном для запасного.  Есть ещё ацп с дифференциальными входами, очень подойдут, когда количество запасных перевалит за десяток.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Есть ещё один способ контроля (достаточно точного) привязки подвешенного к плюсу питания напряжения к общему. Нужен только один простой ОУ с rr и четыре одинаковых резистора. Оставлю решение до вечера.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как то так. Напряжения V2 и OUT-GND равны. Ошибка минимальная. Проблему того, что V1 в данной схеме всегда д.б. > V2 попробуйте решить сами.

478da429e451.png

 

Edited by Стрелка осцилографа

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, Стрелка осцилографа said:

Ошибка минимальная.

А если рабочая батарея подразрядилась V1 = 3В, а запасная полностью заряжена V2 = 4.2В, то какое напряжение будет на выходе? 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Стрелка осцилографа said:

Возможно, что кто-то

Ну, это вряд ли. Вся надежда - только на Вас ...:mellow:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Жертвуем полным уровнем и делим входной сигнал в необходимое число раз. Удобно для данного случая делить на 2. Для этого уменьшаем R2  и R4 до 255 кОм, на OUT  получаем половину от напряжения на аккумуляторе. Это учитываем для последующего сдвига значения при вычислении. И ещё одно. Не всякий ОУ будет работать при 3 - х вольтовом питании. Надо выбрать подходящий с rr in.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You are posting as a guest. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...