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

Особенности схемотехники и трассировки печатных плат для STM32WB55

Разработка новых устройств на базе беспроводного микроконтроллера STM32WB от STMicroelectronics может быть сделана в короткий срок, если выполнять некоторые важные правила и воспользоваться готовыми конструктивными решениями и рекомендациями инженеров ST.

Читать статью

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
                     

CoolGaN - на предельной скорости коммутации!

Решения на галлий-нитриде (GaN) обладают фундаментальными преимуществами перед кремнием. В частности, имея более высокую критическую напряжённость электрического поля, в сравнении с традиционными кремниевыми транзисторами, транзисторы на основе галлий-нитрида обладают выдающимися динамическими характеристиками, что позволяет коммутировать их на высоких частотах. Семейство CoolGaN™ – это именно то, что необходимо, чтобы поднять ваши устройства на принципиально новый уровень. Мы собрали все самые интересные материалы по данной теме на одной странице.

Читать статьи

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...

  • Сообщения

    • Как понять вокальный по характеру?
    • К мастеру более Без обид. Навык нужен. И инструмент соответствующий   Повеселил с утра
    • Как это нет? Они там всегда были помойму.   По поводу головы - если кто то будет что то заказывать - меня возьмите в долю, а то у меня пайпал забанили, требуют копии паспорта и еше что то.
    • 1. а можно PEN соединить с RESET и подтянуть к ним резистор 10k от плюса? или лучше отделить эту фичу от ресета (хз зачем она, тот-же ресет) .? 2. какая разница между лапами 52, 53 и 22, 21 соотв. ? их нужно соединять вместе или это для удобства и без разницы через какие ноги запитывать МК ? 3. нужно ли аналоговый ноль (нога 63) соединять с нолем питания МК или ему нужен отдельный источник питания в принципе(включая AVCC) ? можно ли ноги 62,62,64  оставить в воздухе  если не нужны?  4. нужно ли по питанию МК ставить электролит+керамика? или можно керамикой 10-100n обойтись? 5. какой вообще должна выглядеть минимальная обвязка данного МК?
    • Элементарно - найти мануал или по ПП отследить включение реле - тем более, что на плате подписаны пины, связанные с питанием и управлением реле РР-ДР
    • 1. Купить -дело не хитрое, ума много не надо. Купить по адекватной цене - долго доставки ждать. А зачем тогда вообще что либо ремонтировать? Пошел, да купил новое. И форум ,только для того, чтобы погоду вчерашнюю обсудить.  2. Да, ошибся, не ту кнопку нажал. 7106.   3. Нарыл схему на Victor 88C , но там оказывается другой АЦП. На 48 ног,  ES5108... Или у меня плата-совсем плагиат, или 88С-1 v2.9(моя) по другой схеме сделана. 4. При любом раскладе хочу попытаться отремонтировать свой прибор. Он мне как память дорог, 10 лет не расстаемся.   5. Сейчас посмотрел, на 062 микруху питание не подается. Между 5 и 6 ногой 1,63В.  На АЦП тоже питания  нет.
×
×
  • Create New...