¿Cómo reducir el error de salida del amplificador operacional?

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Estoy tratando de medir con precisión el voltaje de la celda de una batería LiPo usando un amplificador diferencial. La idea es usar un amplificador operacional para medir el voltaje de cada celda. Necesito obtener una precisión de aproximadamente + -5mV teniendo en cuenta que el voltaje diferencial de cada celda va de 3 a 4.2V máx. Pero los voltajes de entrada en el amplificador operacional son de 25.2v (sexta celda) a 4.2v (primera celda). Aquí está el circuito que estoy usando con un LM324:

La salida del amplificador operacional va a un microcontrolador ADC. En este circuito, la ganancia es 1.2, pero sé que las resistencias tienen tolerancia, así que primero tengo un paso de calibración donde coloco un voltaje de conocimiento preciso en las entradas del amplificador operacional, obtengo el voltaje de salida con el ADC y Vout / Vin = G, por lo que Obtengo la ganancia real debido a las variaciones de resistencias.

Pero ahora tengo un nuevo problema, si pongo 8.4V y 4.2V calculo la ganancia que me da por ejemplo 1.22. Si ahora pongo 9V y 4.2V, la ganancia es la misma (1.22), pero si elevo o reduzco el voltaje aún más, digamos 15V y 10V, la salida no responde a las ganancias de 1.22, ¡la ganancia total ahora es de 1.29! Creo que esta tensión de compensación que estoy obteniendo (a pesar de la compensación de entrada de LM324 de 2 a 3 mV) se debe a una corriente de polarización que aumenta a medida que incremento la tensión de entrada ¿mi suposición es correcta? Si es así, ¿existe alguna relación entre la tensión de entrada y la tensión de compensación en la salida de acuerdo con las resistencias en el circuito?

Si mi suposición es incorrecta, ¿hay alguna otra forma de reducir este error a pesar de usar un amplificador de precisión? Porque aquí son muy raros y cuestan 5 veces el precio de un LM324: /

    
pregunta Andres

2 respuestas

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Tengo curiosidad por la razón por la que está utilizando la aplicación. En mi opinión, la medición de voltaje de celda simple podría verse así (dibujé solo para 3 celdas):

Estodeberíadarleunaprecisiónprobablementeinferiora0.5%+toleranciaderesistencia,peropuedecompensarlatoleranciaderesistenciaenelsoftware.

Estaeslaformaenquesepuederealizarunamedicióncelularprecisa

Estoespartedelcircuitodemedicióndevoltajedeceldadelcargadordebateríade6celdasbiendiseñado:

Puede encontrar la versión completa de este esquema aquí

Los amplificadores LM324 se usaron en muy buenos Turnigy Accucell 6 y algunos otros cargadores de baterías RC en circuitos de balanceo de células.

    
respondido por el Kamil
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Voy a responder esto aunque se haya aceptado una respuesta porque el problema se trata de resistencias que no son ideales. Considere la situación en la que tiene un amplificador de medición perfecto y el voltaje de la batería (BAT5) que está midiendo se ve obligado a ser de cero voltios. BAT1 a 4 son todos a 5V: -

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que he hecho que R1 sea igual a 101 kohm con las otras resistencias a 100kohm. Si R1 fuera exactamente de 100 kohm, claramente la salida del amplificador de instrumentación siempre sería 0V. Si estuviera midiendo la batería más baja (R1 de nuevo a 101 kohm y voltaje Bat1 a 0V), claramente la salida IA también sería 0V (otra vez).

Sin embargo, con R1 a 101 kohm y midiendo Bat5, el voltaje en la entrada inversora es de 9.95 V, mientras que en la entrada no inversora es de 10 V y la salida IA será de + 50 mV (un error).

Si Bat1 a Bat4 se duplicaran de modo que ahora hubiera 8 baterías de 5V, el error de salida del amplificador de instrumentación se convertiría en 100mV.

Dejando a un lado los errores de compensación y las corrientes de polarización, si no usa resistores precisos, espere resultados inexactos. Esto también se aplica a los divisores de voltaje utilizados en la respuesta de Kamil.

    
respondido por el Andy aka

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