Hallo alle, ich wollte mal euer Bauchgefühl/Erfahrung bezüglich Spannungsteilern abfragen. Ich möchte die Zellspannungen eines Li-Ion Packs mit 5 Zellen mit einem µC messen. Ich muss also 5 Spannungen (4,2V, 8,4V ... 21V) auf 3,3V teilen. Dabei sollen die Zellen natürlich so wenig wie möglich belastet werden, also sollten die Spannungsteiler möglichst hochohmig sein. In praktischen Versuchen habe ich bereits gute Ergebnisse mit Teilern im Megaohm-Bereicht erzielt, habe aber Bedenken was die Störanfälligkeit anbetrifft. Wie hoch seht ihr die Obergrenze?
Georg schrieb: > mit Teilern im Megaohm-Bereich Im 1M Ohm oder 100M Ohm Bereich? > Wie hoch seht ihr die Obergrenze? Den Leckstrom vom uC-Eingang (welcher uC denn eigentlich?) solltest du dir ansehen, der ist temperaturabhängig. Und mach an jeden uC-Analogeingang auf jeden Fall noch einen 10nF Kondensator, denn der ADC arbeitet üblicherweise mit einem kapazitiven Teiler...
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Außerdem sagt dir das Datenblatt deines ADC im Mikrocontroller sehr gut welchen Widerstand er bitte bzgl. der beiden Klemmen sehen möchte. Daran sollte man sich halten sonst misst man nur Mist.
Bei AVRs wird ein Ri <= 10 kOhm empfohlen. Die Störungen kann man bei DC locker mit 100 nF unterdrücken, aber der Leckstrom sollte ja nicht mehr, als 1 LSB Fehler verursachen! Und: Diesen Fehler kann man nicht durch Mitteln aus x Messungen eliminieren!
Vielleicht auch den Spannungsteiler mit einem analogschalter an und ausschaltbar machen. Dann kann der Teiler niederohmig sein, da er nur beim Messen aktiviert wird Edit: der Innenwiderstand des Schalters sollte bei einem Teiler mit z.b. 10kOhm vernachlässigbar sein
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Nimm ein paar JFETs oder FETs mit isoliertem Gate (3N163), die haben nen so hohen Eingangswiderstand, dass dein Lipo eher verrottet ist, bevor er durch die FETs entladen hat.
Oldie schrieb: > Bei AVRs wird ein Ri <= 10 kOhm empfohlen. Das bezieht sich aber in erster Linie auf das Nachladen der internen S&H-Kondensatoren während der Zeit, wo sie an den Eingang geschaltet sind. Bei einer quasistatischen Konstellation wie hier erreicht man aber einen genügend kleinen (dynamischen) Innenwiderstand der Quelle durch die ohnehin schon vorgeschlagenen Kondensatoren. Der statische Innenwiderstand des Spannungsteilers darf dann durchaus im Bereich einiger Megaohm liegen. Georg schrieb: > Ich muss also 5 Spannungen (4,2V, 8,4V ... 21V) auf 3,3V teilen. Eventuell solltest du über ein Analog-Frontend nachdenken, wie es in Balancern verbaut wird. Diese transponieren die einzelnen Zellspannungen umschaltbar auf ein controllerfreundliches Niveau. Könnte allerdings für fünf Zellen rar werden; für vier Zellen habe ich sowas jedoch selbst schon benutzt (bq29311/2).
123 schrieb: > Außerdem sagt dir das Datenblatt deines ADC im Mikrocontroller sehr gut > welchen Widerstand er bitte bzgl. der beiden Klemmen sehen möchte. Daran > sollte man sich halten sonst misst man nur Mist. Da kann man tricksen und einen 100n parallel schalten. OK, man opfert Bandbreite, das spielt aber bei einer Batteriespannungsmessung keine Rolle. Fallweise liegt der Leckstrom bei den µCs aber im Bereich von 1µA, daher müsste man vermutlich einen Buffer (OPV Spannungsfolger) setzen. Man muss den Fehler halt ausrechnen (belasteter Spannungsteiler), aber Mohm und µA sind schon ganze V, von daher würde ich auf einen OPV nicht verzichten.
Danke für die ganzen Infos! :) Insgesamt nehme ich mit, dass ich ruhig mit einem so hochohmigen Teiler rechnen darf. Lothar Miller schrieb: > Im 1M Ohm oder 100M Ohm Bereich? Probiert habe ich es bisher im Bereich von 1M. Besser wären für mich aber natürlich die 100M ;) Den oft erwähnten Kondensator am Eingang habe ich auch schon eingeplant. Ein bisschen habt ihr mich jetzt aber mit dem Leckstrom aus dem Konzept gebracht. Dem Datenblatt habe ich nun entnommen, dass der Leckstrom typischerweise bei 5nA liegt, was ja ganz gut vertretbar ist. Der Controller ist ein PIC16F1823. Im Normalfall ist er aber gar nicht aktiv, da er extern versorgt wird. Nur die Spannungsteiler hängen dauerhaft am Akku. Gilt der Leckstrom auch, wenn der µC nicht versorgt wird? Was die weiteren Vorschläge bezüglich OP, FET, Balancer anbetrifft: Das ist meine Rückfallposition. Wenn die Teiler nicht funktionieren würde ich einen bq771808 oder so nehmen.
Georg schrieb: > Gilt der Leckstrom auch, wenn der µC nicht versorgt wird? Nein, dann zieht er über die ESD-Schutz-Dioden den maximal möglichen Strom in Richtung VDD.
Jörg Wunsch schrieb: > in Richtung VDD. Wobei VDD dann meist annähernd gleichzusetzen ist mit Vss. Georg schrieb: > Gilt der Leckstrom auch, wenn der µC nicht versorgt wird? Aber dann ist es auch uninteressant, ob der Spannungsteiler an sich noch "funktioniert" und richtige Werte bringt. Es wird also bei ausgeschaltetem uC der Strom über dem Spannungsteiler leicht ansteigen, denn z.B. die 21V werden ja sowieso schon auf 3,3V heruntergeteilt, wobei der Strom = 21V/"Summe der Widerstände" fließt. Der uC schließt den "unteren" Widerstand kurz und es fließt damit aus dem Akku der Strom = 21V/"oberer Widerstand"...
Jörg Wunsch schrieb: > Nein, dann zieht er über die ESD-Schutz-Dioden den maximal möglichen > Strom in Richtung VDD. Lothar Miller schrieb: > Wobei VDD dann meist annähernd gleichzusetzen ist mit Vss. Wenn ich jetzt einen Controller nehme, und nur 3,3V zwischen GND und einem I/O anlege (VDD frei), müsste dann aber doch ein sehr hoher Strom fließen? Ich habe das gerade mal ausprobiert und habe lediglich 160µA gemessen. Dann habe ich einen Spannungsteiler aus 2x1M genommen, 6,6V angelegt und die geteilten 3,3V zwischen GND und einem I/O angelegt. Resultat: die 3,3V brechen auf 1,3V zusammen. Das entspricht keiner Diodenspannung. Ich verstehe nicht, was da im Controller abläuft.
Georg schrieb: > Wenn ich jetzt einen Controller nehme, und nur 3,3V zwischen GND und > einem I/O anlege (VDD frei), müsste dann aber doch ein sehr hoher Strom > fließen? Ich habe das gerade mal ausprobiert und habe lediglich 160µA > gemessen. Dann fließt der Strom, den der uC zum Betrieb braucht. Er wird dann einfach über die Schutzdiode versorgt. So wie der ATtiny dort: http://hackaday.com/2011/05/20/using-an-avr-as-an-rfid-tag/ > Wenn ich jetzt einen Controller nehme, und nur 3,3V zwischen GND und > einem I/O anlege (VDD frei), müsste dann aber doch ein sehr hoher Strom > fließen? Ich habe das gerade mal ausprobiert und habe lediglich 160µA > gemessen. Wenn du dann zwischen VCC und GND des uC noch eine Schaltung z.B. einen Widerstand mit 10 Ohm anschließt, dann wird der Strom schon höher...
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Georg schrieb: > Ich verstehe nicht, was da im Controller abläuft. Er wird „bestromt“. In ihm baut sich eine Vcc (oder Vdd) auf, die zwar vermutlich nicht für den korrekten Betrieb genügen wird, aber eben deinen Eingangsspannungsteiler belastet. Wichtig aus Sicht des Controllers ist, dass er einen sauberen Brown-out-Reset bekommt. Da Vcc (vermutlich) in dieser Betriebsart weit unter der möglichen Spannung bleibt, die einen sicheren Betrieb garantiert, passiert im Controller dann irgendwas. Dabei können durchaus auch Flipflops in „verbotenen“ Zuständen landen (bspw. beide Teile eines Flipflops nicht zueinander negiert im Status), was anschließend die komplette Logik durcheinanderwürfelt. Es kann dann passieren, dass beim weiteren Erhöhen von Vcc auf den zum Betrieb notwendigen Wert dieser Zustand nicht sauber verlassen wird, weil der Spannungsanstieg wiederum zu gering (oder zu langsam) für die normale Power-On-Reset-Erkennung ist.
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