Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mit Arduino Akku-U messen


von Al. K. (alterknacker)


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Hallo,
Akkuspannung messen mit dem Arduino sollte kein Problem sein.
Wenn ich aber die 5V Plus Spannungsversorgung zum Arduino  trenne
möchte, was passiert dann?

Der Akku bleibt mit A0 verbunden.
Reicht da der Schutz Widerstand?
Die Trennung der Last ist nur wegen des Laden des Lipos,

Könnte man ohne Trennung der Last normal laden , wenn der Arduino
auf minimalen Stromverbrauch programmiert und umgeschaltet wird.

von Stefan F. (Gast)


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Al. K. schrieb:
> Wenn ich aber die 5V Plus Spannungsversorgung zum Arduino  trenne
> möchte, was passiert dann?

Dann fließt Strom in den analogen Eingang des Arduinos, begrenzt durch 
deinen 5kΩ Widerstand. Dass heißt, der Akku wird leer gesaugt, solange 
du da keine weitere Trennung einbaust.

Wenn der Widerstand zu gering ist, wird der Stromfluss sogar den Arduino 
versorgen so dass er irgendwie ein bisschen weiter läuft aber 
wahrscheinlich nicht richtig.

Nimm statt 5kΩ einfach 1MΩ, und messe mit ausreichend langen Pausen 
(z.B. 1x pro Sekunde), dann geht das.

Mit welcher Referenz vergleichst du denn die Akkuspannung? Sind die 5V 
stabil genug? Du könntest anstelle des Widerstandes einen hochohmigen 
Spannungsteiler nutzen und mit der internen 1,1V Referenz vergleichen. 
Besonders genau ist die zwar auch nicht, aber immerhin recht stabil. 
Nach der einmaligen Ermittlung des Korrekturfaktors wird dein Aufbau 
schön präzise messen.

von nicht Gast (Gast)


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Bei einer hochohmigen Zuleitung hilft auch ein Kondensator parallel zum 
Pin direkt am Controller um das Ergebnis zu verbessern.

von Stefan F. (Gast)


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nicht Gast schrieb:
> Bei einer hochohmigen Zuleitung hilft auch ein Kondensator parallel zum
> Pin direkt am Controller um das Ergebnis zu verbessern.

Hat er ja schon im Eröffnungsbeitrag eingezeichnet.

von MaWin (Gast)


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nicht Gast schrieb:
> Bei einer hochohmigen Zuleitung hilft auch ein Kondensator
> parallel zum Pin direkt am Controller um das Ergebnis zu verbessern.

Nicht viel.
Rechne es mit dem möglichen Eingangsstrom selbst durch.

von Tim T. (tim_taylor) Benutzerseite


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> nicht Gast schrieb:
>> Bei einer hochohmigen Zuleitung hilft auch ein Kondensator parallel zum
>> Pin direkt am Controller um das Ergebnis zu verbessern.
>
> Hat er ja schon im Eröffnungsbeitrag eingezeichnet.

Nö, hat er nicht, DER Kondensator sitzt vor dem Widerstand und hilft der 
Sample und Hold Geschichte gar nicht, was aber hier eigentlich auch egal 
ist.

MaWin schrieb:
> nicht Gast schrieb:
>> Bei einer hochohmigen Zuleitung hilft auch ein Kondensator
>> parallel zum Pin direkt am Controller um das Ergebnis zu verbessern.
>
> Nicht viel.
> Rechne es mit dem möglichen Eingangsstrom selbst durch.

5 V über 1 MOhm macht 5 µA, braucht man aber eigentlich nicht direkt zu 
wissen.
Der S&H Kondensator im Arduino hat 14 pF, 5 Tau sind demnach 5 ** 1MOhm 
* 14 pF = 70 µs und die maximale Frequenz mit der gesampled werden kann 
entsprechend 14,x kHz sollte also knapp ausreichen um den Akku einmal 
pro Sekunde zu messen...

Interessant finde ich eigentlich nur warum der TO den Arduino überhaupt 
beim Laden ausschalten will. Also warum?

PS: Wie escaped man hier eigentlich das Multiplikator-Zeichen?

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Tim T. schrieb:
> Nö, hat er nicht, DER Kondensator sitzt vor dem Widerstand

Ach ja, das habe ich übersehen. Er gehört auf die andere Seite, direkt 
an den analogen Eingang des Mikrocontrollers.

> PS: Wie escaped man hier eigentlich das Multiplikator-Zeichen?

Ich glaube das geht nicht, benutze stattdessen "·"

von MaWin (Gast)


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Tim T. schrieb:
> 5 V über 1 MOhm macht 5 µA, braucht man aber eigentlich nicht direkt zu
> wissen.
> Der S&H Kondensator im Arduino hat 14 pF, 5 Tau sind demnach 5 ** 1MOhm
> * 14 pF = 70 µs und die maximale Frequenz mit der gesampled werden kann
> entsprechend 14,x kHz sollte also knapp ausreichen um den Akku einmal
> pro Sekunde zu messen...

Bloss hat der Eingang 1uA Fehlerstrom, macht bei 1MOhm Eingangsimpedanz 
glatt 1V möglichen Messfehler.

Da hilft auch kein noch so grosser Kondensator.

von Stefan F. (Gast)


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MaWin schrieb:
> Bloss hat der Eingang 1uA Fehlerstrom, macht bei 1MOhm Eingangsimpedanz
> glatt 1V möglichen Messfehler.

Bei dir vielleicht, bei mir und bei vielen anderen nicht.

Du verlässt dich lieber auf die Werte, die das Datenblatt zusichert. Im 
Grunde genommen ist das nicht verkehrt, aber diese hochohmigen 
Spannungsteiler haben sich im Hobby Umwelt wirklich vielfach bewährt. 
Die im DB genannten 1µA gelten nur unter extremen Bedingungen, nämlich 
5,5V Versorgungsspannung und maximale Temperatur. In der Praxis ist der 
Leckstrom viel geringer. Einen gewissen Korrekturfaktor muss er sowieso 
noch einbeziehen, weil die Spannung der Referenz Material-Streuungen 
unterliegt.

von Tim T. (tim_taylor) Benutzerseite


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Bloss hat der Eingang 1uA Fehlerstrom, macht bei 1MOhm Eingangsimpedanz
>> glatt 1V möglichen Messfehler.
>
> Bei dir vielleicht, bei mir und bei vielen anderen nicht.
>
> Du verlässt dich lieber auf die Werte, die das Datenblatt zusichert. Im
> Grunde genommen ist das nicht verkehrt, aber diese hochohmigen
> Spannungsteiler haben sich im Hobby Umwelt wirklich vielfach bewährt.
> Die im DB genannten 1µA gelten nur unter extremen Bedingungen, nämlich
> 5,5V Versorgungsspannung und maximale Temperatur. In der Praxis ist der
> Leckstrom viel geringer. Einen gewissen Korrekturfaktor muss er sowieso
> noch einbeziehen, weil die Spannung der Referenz Material-Streuungen
> unterliegt.

Stimmt an diesen "theoretischen" Wert hatte ich jetzt so gar nicht 
gedacht, habe vor längerer Zeit den mal gemessen und bin nie über 10% 
davon gekommen und wurde demnach von mir als nicht relevant eingestuft, 
aber ja vorhanden ist er.
Dann eben den Spannungsteiler niederohmiger machen, meinetwegen auch in 
den Bereich von 10 kOhm und bei Bedarf einen Mosfet in den Pfad schalten 
und den Spannungsteiler nur zum Messen aktivieren. Wenn man aber den 
Eingang gegen die Bandgap Referenz laufen lässt, kann man das 
Teilerverhältnis aber auch so wählen, dass der Arduino mit der Spannung 
über die Clamping Dioden nicht startet und behält gleichzeitig noch 
genügend Auflösung der Messung.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Du verlässt dich lieber auf die Werte, die das Datenblatt zusichert

Natürlich, das nennt man ingenieursmäßiges konstruieren.

> bei mir und bei vielen anderen nicht.

Das nennt man Basteln oder Pfuschen.

Geht dann halt montags auf dem Basteltisch, aber freitags wenn's wärmer 
wird fällt die Schaltung aus.

von Al. K. (alterknacker)


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Tim T. schrieb:
> Interessant finde ich eigentlich nur warum der TO den Arduino überhaupt
> beim Laden ausschalten will. Also warum?

Das abschalten war jetzt nur wegen der Grundlast beim Laden gemacht 
worden.
Ich möchte das Programm weiter Ändern, damit beim laden alle Last auf 
ein Minimum geschaltet wird, aber noch gemessen werden kann.
Da das Lademodul einen Grundstrom von 0,1 mA zieht nehme ich den 
Schalter besser zum abschalten des Akkus bei langen Funktionspausen.
Ein 1000 mA/h Akku ist in 10 000 Stunden tief entladen.
Mal sehen ob ich später das Lademodul gegen ein Besseres austausche.

Die Akkuspannung soll deshalb überwacht werden, da das Modul die 5V 
Spannung zur Last bei 3,3 V Akku Spannung abschaltet.
Bei ca.3,5-3,6V soll gemeldet werden, damit nachgeladen werden kann.
Es kann natürlich auch durch Sound oder Lichtblitze gemeldet werden.

MaWin schrieb:
> Das nennt man Basteln oder Pfuschen.
>
> Geht dann halt montags auf dem Basteltisch, aber freitags wenn's wärmer
> wird fällt die Schaltung aus.

Bei meinen Projekten wäre das auch nicht so schlimm, wenn's dann Sa/So 
alles wieder läuft.
;-))

: Bearbeitet durch User
von Tim T. (tim_taylor) Benutzerseite


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Al. K. schrieb:
> Tim T. schrieb:
>> Interessant finde ich eigentlich nur warum der TO den Arduino überhaupt
>> beim Laden ausschalten will. Also warum?
>
> Das abschalten war jetzt nur wegen der Grundlast beim Laden gemacht
> worden.
> Ich möchte das Programm weiter Ändern, damit beim laden alle Last auf
> ein Minimum geschaltet wird, aber noch gemessen werden kann.
> Da das Lademodul einen Grundstrom von 0,1 mA zieht nehme ich den
> Schalter besser zum abschalten des Akkus bei langen Funktionspausen.
> Ein 1000 mA/h Akku ist in 10 000 Stunden tief entladen.
> Mal sehen ob ich später das Lademodul gegen ein Besseres austausche.

Das Problem hierbei ist oft das die Selbstentladung schon deutlich höher 
liegt. Habe das immer wieder bei den Tinys gemerkt, alles auf minimalen 
Akkuverbrauch hin optimiert und dann ist der Akku eben durch 
Selbstentladung nach 6 Monaten leer.

> Die Akkuspannung soll deshalb überwacht werden, da das Modul die 5V
> Spannung zur Last bei 3,3 V Akku Spannung abschaltet.
> Bei ca.3,5-3,6V soll gemeldet werden, damit nachgeladen werden kann.
> Es kann natürlich auch durch Sound oder Lichtblitze gemeldet werden.

Ich denke wenn du den Strom zum ADC Pin mittels Mosfet unterbrichst, ist 
das dann am einfachsten zu bewerkstelligen. Damit hast du zwar eine 
minimal größere Aufnahme beim Messvorgang aber zwischendurch verlierst 
du praktisch nix an Ladung, weil so oft wirst du ja auch nicht messen. 
Wenn du den Prozessor dann, wenn du unter der Mindestspannung bist in 
einen Powersave Modus setzt, braucht der auch nur noch 1µA, was 
gegenüber dem Rest nicht mehr ins Gewicht fällt.

> MaWin schrieb:
>> Das nennt man Basteln oder Pfuschen.
>>
>> Geht dann halt montags auf dem Basteltisch, aber freitags wenn's wärmer
>> wird fällt die Schaltung aus.
>
> Bei meinen Projekten wäre das auch nicht so schlimm, wenn's dann Sa/So
> alles wieder läuft.
> ;-))

Kann man in diesem Fall aber auch sicher umgehen.

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