Medición de voltaje y corriente de la batería ¿Extremo único o diferencial?

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Estoy tratando de medir la corriente y el voltaje de la batería para un proyecto de carga / monitoreo de la batería. He leído todo acerca de la detección de corriente (incluida la detección de lado alto y de lado bajo). Y he decidido usar resistencias Shunt para la medición de corriente, ya que son precisas en comparación con otros dispositivos de medición actuales. Mi batería sería una batería Li-Ion, y la capacidad máxima de este soporte de batería sería (4.3V, 40A).

Sin embargo, estoy confundido sobre cómo medir el voltaje y la corriente usando un ADC, i-e si se debe medir de manera individual o diferencial. Un bosquejo muy aproximado de mi circuito se da a continuación. (Este ADC se interconectaría con un microcontrolador)

LabateríasepuedeverconectadaaunconvertidorBuckparafinesdecarga.YyADCtambiénsepuedever.

(Tengaencuentaquemisbocetospuedennoserprecisos,peromerefieroatodoloqueheescritoaquíyenlosdiagramas)

Loquecreoesque,siintentomedirelvoltajeylacorrientedemibateríadeestamanera(comosemuestraenlaimagenacontinuación),mivoltajeseríadiferencial(yaqueelterminalnegativodelabateríanoestádirectamenteconectadoatierra,hayunaderivaciónenmedio).)asíquetengoquealimentarloaunaentradadiferencialADC,mientrasquelacorrientedebemedirseindividualmente,yaqueunapiernadeladerivaciónestáconectadaatierra.

Y si trato de medir el voltaje y la corriente de mi batería de esta manera (como se muestra en la imagen a continuación), mi voltaje se agotaría (ya que el terminal negativo de la batería está directamente a tierra), y mi medición actual tendría que ser hecho de manera diferente (ya que mi derivación se coloca entre mi suministro y la batería).

Ahora, no soy un experto en ADC, pero hasta donde he leído sobre ellos (también sus hojas de datos), si un ADC tiene entradas de extremo único y diferencial, podemos usarlo como un ADC de entrada de extremo único. fuerte> O podemos usarlo como un ADC de entrada diferencial diferencial. Lo que significa que no podemos usarlo como entrada individual y diferencial al mismo tiempo.

Lo que me lleva a mi pregunta. ¿Qué podría ser una solución para ello? ¿Debo usar 2 ADC diferentes, uno para entrada de un solo extremo y el otro para entrada de extremo diferencial? ¿O puedo medir la corriente y el voltaje de manera diferente y enviarlos a un solo ADC configurado como ¿Un ADC de entrada diferencial diferencial? PS No estoy deseando usar un AMP de extremo único diferencial, ya que se supone que debo medir estas cantidades con la mayor precisión posible, e introducir dicho AMP disminuiría la precisión de medición de mi sistema .

Entonces, ¿queda la pregunta, si puedo medir ambas cantidades de manera diferente? como se muestra en la siguiente imagen, que simplemente alimenta las conexiones de medición de voltaje a las entradas '+' y '-' de una entrada ADC diferencial diferencial. Como el terminal negativo de la batería en este caso estaría a un potencial de tierra, ¿entonces se puede alimentar al terminal '-' de una entrada diferencial ADC? (Dado que no tengo mucho conocimiento en el campo de la electrónica, no sé si sería posible o no, o lo que estoy preguntando aquí es totalmente estúpido)

Tus comentarios valiosos serían realmente apreciados,

Gracias.

Gracias.

    
pregunta yiipmann

3 respuestas

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... hasta donde he leído sobre ellos (también sus hojas de datos), si un ADC tiene entradas de extremo único y diferencial, podemos usarlo como un ADC de entrada de un solo extremo O podemos usarlo como un diferencial entrada finalizada ADC. Lo que significa que no podemos usarlo como entrada individual y diferencial al mismo tiempo.

Esto no siempre es cierto. Por ejemplo, he usado ADS1015 en un par de proyectos recientemente. En este chip, siempre que cambie el canal que se está leyendo, también tiene la opción de cambiar entre medición de extremo único y diferencial. (Esto no es un respaldo de este chip para su proyecto. Solo un ejemplo de un chip que no tiene la limitación que pensaba que era universal)

Además, incluso si tenía un dispositivo que tenía que configurarse como único o diferencial para todos los canales al mismo tiempo, nada le impide usar tierra como una de las entradas a un canal diferencial. Así que puedes configurarlo como diferencial y seguir adelante con tu diseño. Lo único que perdería es la oportunidad de usar el cuarto pin de entrada para algún otro propósito.

Otra opción, si planea usar un acondicionamiento de señal externo, puede hacer una conversión de diferencial a único en el circuito de acondicionamiento de señal, y su ADC nunca sabrá que las señales son más que de un solo extremo. Básicamente, esto hace que los amplificadores mostrados en sus diagramas sean dispositivos externos en lugar de internos al chip ADC (y agreguen algo de filtrado en sus redes de retroalimentación para reducir el ruido).

    
respondido por el The Photon
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Creo que todas sus soluciones propuestas son posibles buenas soluciones.

Si se implementa correctamente, creo que no importa mucho si opta por una solución diferencial completa o en parte de un solo extremo. Pero en general, los circuitos diferenciales son menos sensibles a las perturbaciones externas.

Asegúrese de que los amplificadores (diferenciales) tengan la ganancia de voltaje correcta, de manera que estará utilizando el rango completo del ADC.

Otro problema potencial, ya que estará utilizando un convertidor de conmutación, habrá un ruido de conmutación en la corriente y el voltaje medidos. El uso de un filtro de paso bajo entre la resistencia / batería de derivación y la entrada del amplificador podría ser suficiente para suprimir este ruido lo suficiente. Algunos promedios de los valores medidos del ADC también pueden ayudar y mejorar la precisión.

¡Y kudo es para hacer tu tarea y ya sabes mucho más que muchos buscadores de respuestas en este foro! :-)

    
respondido por el Bimpelrekkie
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¿Qué valor estás usando para una resistencia sensorial? Una gran cantidad de cargadores / monitores de batería LiIon de 4.3V utilizan 10mOhm; a 40A, generaría 400mV y quemaría 10mOhm * (40A) ^ 2 = 16W. Parece bastante inútil, sin mencionar que será costoso pagar por una resistencia de precisión a esa calificación.

Obtenga una resistencia lo suficientemente pequeña como para que el voltaje a través de ella sea insignificante; luego puede medir tanto el voltaje de la batería como la corriente de un solo extremo.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

También puede calibrar la caída en la resistencia sensorial con VBAT '= VBAT - IBAT * RSNS.

    
respondido por el Cuadue

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