Странные показания на аналоговом входе микроконтроллера

[andrew.progs]

У меня есть импульсный блок питания(10.5-14.5 вольт), батарея(свинцово-кислотная) и микроконтроллер(arduino pro 8МГц и 3.3v), который управляет напряжением блока питания с помощью цифрового потенциометра, чтобы регулировать силу тока

Есть 2 клеммы на плате(одна для батареи, одна для бп) их плюсы соединены, минус соединен через датчик тока. Аналоговый пин микроконтроллера соединен через делитель напряжения(220кОм и 15кОм) с плюсом клеммы бп

Проблема состоит в том, что без нагрузки микроконтроллер показывает правильное напряжение, но когда от блока питания на батарею идет ток в 8-9А, почему-то значения напряжения завышаются, причем значительно, где-то на 1 вольт(после вычисления (pin * (1.1 / 1023)) / (15000.0 / (216000.0 + 15000.0)).  Помогите разобраться, почему так происходит, ведь ток, проходящий от бп к батарее не должен влиять на работу параллельно подключенного делителя. Я относительно новичок в электротехнике, хочу разобраться.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Alex_641]

Схему было бы не плохо приложить...

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[andrew.progs]

Да вроде схема простая, думал описания хватит, но вот прикладываю. ACS712 у меня модулем, так что на filter уже был конденсатор, не стал его рисовать, да и по идее это опять же никак не должно влиять на работу делителя. R2 соединен с общей землей, а не к микроконтроллеру, на схеме удобнее было просто туда соединить. Делал сплошными линиями, а не модулями, чтобы чуть нагляднее для себя видеть что с чем соединено. Еще на схеме этого нет, но между VIOUT и A1 тоже стоит делитель напряжения. Изначально думал делать с опорным напряжением 5V, припаял к нужному конденсатору на плате arduino опорное напряжение(пина у нее нет), но это почему-то не работало правильно, поэтому сделал с внутренним опорным напряжением 1.1

Проблема с показаниями на А1

Изменено 11 декабря, 2022 пользователем andrew.progs

[Реклама]

Особенности хранения литиевых аккумуляторов и батареек

Потеря емкости аккумулятора напрямую зависит от условий хранения и эксплуатации. При неправильном хранении даже самый лучший литиевый источник тока с превосходными характеристиками может не оправдать ожиданий. Технология, основанная на рекомендациях таких известных производителей литиевых источников тока, как компании FANSO и EVE Energy, поможет организовать правильный процесс хранения батареек и аккумуляторов. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[andrusha152]

1 час назад, andrew.progs сказал:

почему-то значения напряжения завышаются

 Мультиметром измеряли, или только ардуиной?

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[bulat943]

Не правильно подключен  делитель напряжения (220 к и 15 к)-после шунта

Если шунт 0,1 Ом,то при токе 8 ампер напряжение будет завышено на 0,1*8=0,8 вольт

Надо либо программно компенсировать напряжение на шунте,либо ставить делитель до шунта

[Alex_641]

Скорее всего в данной ситуации влияние оказывает место подключения массы АЦП. Я же не зря писал что схема нужна. 

[andrew.progs]

1 час назад, andrusha152 сказал:

Мультиметром измеряли, или только ардуиной?

Да, мультиметром замерял, плюс у меня на самой батарее стоит вольтметр и на блоке питания стоит вольтметр-амперметр. Показания микроконтроллера выше, чем показания вольтметра на блоке питания и на клеммах

 

1 час назад, bulat943 сказал:

Не правильно подключен  делитель напряжения (220 к и 15 к)-после шунта

Если шунт 0,1 Ом,то при токе 8 ампер напряжение будет завышено на 0,1*8=0,8 вольт

В даташите ACS712 написано, что он на эффекте Холла, там, кажется, нет шунта. Но написано, что его сопротивление 1.2мОм, это получается падение должно быть 0.0012*8=0.0096V, все равно не сходится. Да и мультиметр на клеммах показывает правильно. И, если я не ошибаюсь, напряжение должно ведь наоборот упасть, т.к. оно идет от бп до батареи

У меня есть предположение, что может я не очень хорошо все спаял(сделано на печатной макетной плате, ноги резисторов припаяны напрямую к ногам клеммы и микроконтроллера), но я все хорошо проверил, плюс в покое все в порядке. Было только небольшое отклонение, которое я компенсировал в коде, поэтому считаю не 220кОм, а 216, это отклонение вполне входит в заводское отклонение резистора(5%). Я просто не сильно хорошо прям разбираюсь, поэтому решил тут уточнить, может я просто не знаю какого-то принципа, по которому напряжение на делителе может увеличиваться, когда в параллели течет ток. Если принципа такого нет, то я просто перепроверю все еще несколько раз и перепаяю все контакты

 

43 минуты назад, Alex_641 сказал:

Скорее всего в данной ситуации влияние оказывает место подключения массы АЦП. Я же не зря писал что схема нужна. 

Масса у всех, можно сказать, общая. Я подправил немного схему, физически все выглядит примерно так

 

И еще заодно может подскажете как мне замерять напряжение на аккумуляторе в процессе зарядки? Я сейчас просто на потенциометре выставляю максимальное сопротивление, на бп в этот момент падает напряжение ниже аккумуляторного, жду 1мс, замеряю напряжение и дальше возвращаю сопротивление. Пока это работает нормально, но может есть какой-то более красивый способ?

[andrusha152]

Попробуйте подключить нижний вывод R2 к GND ардуины.

[andrew.progs]

Хорошо, спасибо за совет! Подключить одновременно с существующим подключением или лучше заменить?

Думаю сегодня попробую и напишу о результатах. Я тоже вот как вы сказали, вспомнил, что сам замечал разницу между выводом минуса аккумулятора и бп, скорее всего дело именно в этом

[ChePay]

Это всё – полумеры.
Для точного измерения нужно переходить на четырёхпроводную схему:
тянуть отдельные тонкие провода к "крокодилам". 
Эти провода подключить к ОУ, чтобы он вычитал показания между входами. А результат подавать на АЦП.

[andrusha152]

7 минут назад, andrew.progs сказал:

одновременно с существующим подключением или лучше заменить?

Вместо существующего подключения. 

[andrew.progs]

7 minutes ago, ChePay said:

Это всё – полумеры.
Для точного измерения нужно переходить на четырёхпроводную схему:
тянуть отдельные тонкие провода к "крокодилам". 
Эти провода подключить к ОУ, чтобы он вычитал показания между входами. А результат подавать на АЦП.

Это вы по поводу измерения напряжения на аккумуляторе? Да, я так и думал делать, я скоро буду переделывать вообще эту схему и приду сюда за советом. Но даже сейчас проблемы получить напряжение батареи нет(я описал чуть раньше алгоритм с уменьшением напряжения бп и замером), проблема с измерением напряжения зарядного во время заряда. По сути оно мне для работы и не сильно нужно, но я хочу разобраться почему это происходит, чтобы и чуть больше знать, и в дальнейшем учитывать

[ChePay]

Начните с того, что делитель нужно подбирать так, чтобы макс напряжение на входе было почти равно опорному напряжению АЦП. 

[Геннадий]

Что Вас заставило установить датчик в разрыв общего провода, а не в плюсовую линию АКБ?

[andrew.progs]

6 minutes ago, ChePay said:

Начните с того, что делитель нужно подбирать так, чтобы макс напряжение на входе было почти равно опорному напряжению АЦП. 

Так и есть. Максимальное напряжение 15V(на самом деле 14.5, но с запасом), опорное - 1.1V. 15 * (15000 / (216000 + 15000) = 0.97. Что не так?

1 minute ago, Геннадий said:

Что Вас заставило установить датчик в разрыв общего провода, а не в плюсовую линию АКБ?

Видел, что делают так, так и сделал. Так не правильно? И вообще, подскажите в разрыв какой линии лучше ставить датчики\реле и т.д. Или без разницы?

[ChePay]

Тогда ОК, думал опорное выше.

В разрыв любого провода можно ставить, просто нужно понимать, на что это влияет.

У вас делитель в 15 раз. Если на минусовом выводе напряжение поднимется всего лишь на 0,1 В из-за падения напряжения на проводах, датчике, соединениях, то микроконтроллер будет считать повышение в 15 раз больше – 1,5 В.

[Геннадий]

ACS712 гальванически развязан от входной цепи шунта. Поэтому его лучше устанавливать в плюсовую линию. Так вы избавитесь от проблем падения напряжения на самом датчике, выделяемые в линии общего провода (по Вашей текущей схеме). Далее при нулевом токе через датчик, его выходное напряжение равно VCC/2, т.е. 2,5В, а у Вас опорное всего 1,1В. По схеме, Вы не использовали фильтр, встроенный в датчик (вывод Filter висит в воздухе). 

[andrew.progs]

6 minutes ago, ChePay said:

Тогда ОК, думал опорное выше.

В разрыв любого провода можно ставить, просто нужно понимать, на что это влияет.

У вас делитель в 15 раз. Если на минусовом выводе напряжение поднимется всего лишь на 0,1 В из-за падения напряжения на проводах, датчике, соединениях, то микроконтроллер будет считать повышение в 15 раз больше – 1,5 В.

Вот сейчас, скорее всего это и происходит, есть большое подозрение, что масса аккумулятора не 0, я некоторое время назад ради интересна замерял разность потенциалов с массы бп и аккумулятора и там была небольшая разница, как раз около 0.1-0.2 и вероятно это и есть корень моей проблемы

4 minutes ago, Геннадий said:

ACS712 гальванически развязан от входной цепи шунта. Поэтому его лучше устанавливать в плюсовую линию. Так вы избавитесь от проблем падения напряжения на самом датчике, выделяемые в линии общего провода (по Вашей текущей схеме). Далее при нулевом токе через датчик, его выходное напряжение равно VCC/2, т.е. 2,5В, а у Вас опорное всего 1,1В. По схеме, Вы не использовали фильтр, встроенный в датчик (вывод Filter висит в воздухе). 

Я буду в следующей итерации делать на шунте - его лучше в плюс или минус ставить?

По поводу остального - я там дальше писал, что я пытался дать микроконтроллеру опорное напряжение в 5V на AREF, но почему-то это не работало. Долго бился, в итоге поменял делитель на основное напряжение и поставил делитель на VIOUT ACS712. Также, он у меня уже был модулем(почему-то отдельно чипом в одном магазине стоило в 5.5 раз дороже, чем модулем в другом), там уже стоит конденсатор на фильтре

[Геннадий]

Шунт ставьте в минус.

[Геннадий]

Хотя... Если Вы обратите внимание на монитор тока INA138, то его шунт(внешний) устанавливается в плюсовую линию и тем самым освобождает Вас от проблем с падением по общему проводу. Думаю, что Вам это самое то.

Изменено 11 декабря, 2022 пользователем Геннадий

[ChePay]

При зарядке свинцового аккумулятора на проводах получается падение напряжения.
Нужна четырёхпроводная схема измерения напряжения:

[bulat943]

7 часов назад, andrew.progs сказал:

В даташите ACS712 написано

Так надо было сразу об этом написать,мы тут сиди гадай что у вас там и как...