Desplazamiento / desplazamiento de escala de ADC y escala combinados

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Estoy tratando de detectar el voltaje de una batería de iones de litio de 2 celdas que tiene un rango útil de 2.5 a 4.4 voltios por celda (nominal de 3.0 - 4.2 V). El ADC que tengo tiene un rango de 0 a 1.8 V y es de 12 bits. No he podido idear una solución que haga un uso efectivo del rango de ADC y aumente el voltaje de la batería de forma lineal. Idealmente, me gustaría detectar de 5 a 8.8 V voltios en lugar de 0 a 8.8 V. Tengo una variedad de resistencias y un amplificador operacional (LM324) disponible y tengo rieles de 12 V, 5 V y 3.3 V (y GND) disponibles también.

Entonces, ¿cuáles son algunas soluciones factibles que funcionarán bien dentro de las restricciones?

    
pregunta Mr. Anderson

3 respuestas

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Algunas otras respuestas han interpretado erróneamente el máximo como 4.2V, para 8.8V si se divide por cinco, lo que dará un rango de entrada de 0 - 1.76V al ADC. Para un ADC de 12 bits (suponiendo que es unipolar) tendrá un total de 4096 lecturas discretas posibles. Para el máximo de 1.8V o una lectura de 4095 en el ADC que será 440uV por lectura multiplicada por cinco = 2.2mV por lectura.

La mayoría de los ADC tienden a tener un error más o menos equivalente al bit menos significativo que es inútil, que es como se me ocurrió la cifra aproximada de resolución efectiva de 5 mV en el comentario. Sin embargo, como Andy mencionó, esto puede mejorarse a través del dithering. En este caso, probablemente tomaría la suma de cuatro muestras y dividiría entre dos para obtener un poco de resolución efectiva.

La nota de la aplicación Atmel AVR121: Mejora de la resolución de ADC mediante un sobremuestreo tiene una introducción fácil de entender al dithering. Algunas otras cosas que vale la pena tener en cuenta son:

  • Asegúrese de no usar un valor demasiado alto para el divisor de resistencia (vea la impedancia de entrada para su ADC) o use un seguidor de voltaje. A veces, puede salirse de la superación de la impedancia recomendada habitual seleccionando el canal de ADC antes de tiempo y dándole a la muestra y la tapa un tiempo suficiente para que se cargue antes de tomar la lectura. A menudo, esta es una técnica útil en sistemas de baja potencia.

  • Asegúrese de que la entrada de la batería al ADC esté bien filtrada y desacoplada. Esto suele ser tan simple como agregar uno o dos condensadores después del divisor de resistencia para formar un filtro RC de paso bajo.

  • Si su sistema tiene componentes que tienen demandas de picos de corriente cortos pero altos (como un módem GSM), le puede resultar útil implementar un filtro de mediana para ignorar las caídas causadas por eso y cualquier aumento potencial causado por el cambio fuentes de alimentación y similares.

respondido por el PeterJ
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Si 4V4 debería ser el máximo y dar como resultado 1V8, debe dividir el voltaje con 2 resistencias.

Digamos que quieres 1V1 como máximo, entonces puedes usar una resistencia de 330K-100K en serie, el voltaje sobre tus 100K será 1 / 4th. Un ADC de 12 bits le dará una resolución excelente :) Probablemente un 33K - 22K lo hará bien.

D.

    
respondido por el Xilinx
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Llevándolo al extremo, usar un divisor de voltaje 4: 1 le da 1.1 voltios para una entrada de 4.4 voltios. Si 1.8 voltios es la entrada máxima, 1.1 voltios representa el 61.1% de la escala completa y con una resolución de 12 bits, tiene un bit = 4 x 268 \ $ \ mu V \ $ = aproximadamente 1 mV.

Dado que las mediciones sucesivas no le darán exactamente el mismo resultado, puede promediar para obtener una mejor resolución. Esto se denomina Otra referencia al dithering desde wikipedia aquí

    
respondido por el Andy aka

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