Измерение напряжения на аккумуляторной батарее, Выбор правильного схемотехнического решения. Опции

[Буратино]

Подскажите пожалуйста, как правильно отцифровать напругу на батарее при помощи АЦП AVR?

Дело в том, что напряжение на батарее около 12 вольт, соответственно на вход АЦП подать его в таком виде незя. Приходится (как я понимаю) делить его делителем, таким образом теряя точность!
Что если "отрезать" от напряжения батареи вольт эдак 10, и работь с немасштабированным значением напруги на акумчике, оцифровывая только оставшиеся пару вольт и их изменения?
(естественно потом добавляя к результатам измерения эти 10 вольт)

Вот, как это сделать? Правильно ли вообще так решать вопрос?

Сообщение отредактировал Буратино - Apr 28 2009, 08:58

[FormatCft]

Буратино. С чего вы взяли что точность теряется? И как обрезать собираетесь? Ножницами ? Или отпилить 10/12 аккумулятора? )))) Делитель ставьте )

Причина редактирования: Ненужное цитирование.

[Буратино]

FormatCft, мне кажется это очевидным. Ну предположим нужно измерять не 12 вольт а 127. Тогда делитель тАААк поделит, что каждый разряд процесса ацепирования будет информировать нас о напряжении с точностью плюс минус 10 вольт (например)

Что касается ножниц, то я уверен ,что это легко делается, тока вот как?

Сообщение отредактировал Буратино - Apr 28 2009, 08:53

[FormatCft]

FormatCft, мне кажется это очевидным. Ну предположим нужно измерять не 12 вольт а 127. Тогда делитель тАААк поделит, что каждый разряд процесса ацепирования будет информировать нас о напряжении с точностью плюс минус 10 вольт (например)

Что касается ножниц, то я уверен ,что это легко делается, тока вот как?

Ну во первых ацп в авр-ах на сколько знаю 10 бит. Т.е. 12В делится на 1024. Итого точность получается 0.01171875В. Или 11мВ. 


Можно, конечно, по хитрому выкрутиться если точности не хватает. Т.е. ставить целую серию делителей к-ые хитро мультиплексируются к одному и тому же каналу ацп.
Т.е. ряд делителей с разными параметрами, к-ые одним концом сидят на аккуме, а средней точкой подходят к мультиплексору. В мк программно будете диапазон выбирать.

[Буратино]

Да ладно, если все делают с делителем, то че я буду "круги пускать" ?
Спасибо за помощь.

[pliss]

Оно, может я опять не в тему, но есть же вольтметры с "растянутой шкалой"... Они же - делители из стабилитрона и балластного сопротивления, напряжение на котором и есть само изменение...

[Microwatt]

Оно, может я опять не в тему, но есть же вольтметры с "растянутой шкалой"... Они же - делители из стабилитрона и балластного сопротивления, напряжение на котором и есть само изменение...

Типичный программерский подход.
Вы почитайте что такое стабилитрон. Сориентируйтесь хотя бы в порядке величин. Тогда рассуждения о погрешности делителя на резисторах сразу отпадут.
А растянутые шкалы делают, но не на стабилитронах, а на ОУ.

[Буратино]

Тю, я тут давеча у Хоровица читал, что операционный усилитель усиливает разность напряжения между входами. Так настроить тогда его на единичное усиление в неинвертирующем включении, на один вход подать опорное напряжение 10 вольт, на второй -напряжение аккумулятора, а с выхода снимать тока вехушечку
Незя так?

Сообщение отредактировал Буратино - Apr 28 2009, 10:02

[Rst7]

Типичный программерский подход.

Да ладно Вам. Что за ненависть-то такая? TL431 вместо стабилитрона вполне подойдет. Ток делителя должен удовлетворять требованиям по минимальному рабочему току выбранного варианта TL'ки.

[pliss]

<...>Незя так?

Говорят, что - нельзя...(((

<...> А растянутые шкалы делают, но не на стабилитронах, а на ОУ.

А как же их делали когда небыло ОУ???

Сообщение отредактировал pliss - Apr 28 2009, 10:47

[Rst7]

Вот так будет проще всего -


Результат -


Соответственно, диапазон входных напряжений - 10-14.5 вольт, выходных - 0.5-5.

Только пользовать надо не TL431, а TLV431, увеличив номиналы в 10 раз, кроме R1, который надо пересчитать под другое опорное напряжение. Тогда ток делителя будет меньше на порядок.

[muravei]

Вот так будет проще всего -

Я тоже так делать собираюсь, но:
Я бы вставил в схему конденсатор , например , зашунтировав им нагрузку. Иначе, я уже пытался как-то это обсудить, может получиться генератор. Во всяком случае, у меня несколько ТЛок при макетировании сдохло.
Дело в том, что ТЛ -это не стабилитрон, а, скорее, усилитель и такое включение напоминает положит. обр. связь.

Только пользовать надо не TL431, а TLV431

А этот совет -"вредный" ТЛВ на 6 в

[Rst7]

Я бы вставил в схему конденсатор , например , заунтировав им нагрузку.

Вот только конденсаторов тут и не хватает. Нету реактивностей - нету возбуда

и такое включение напоминает положит. обр. связь.

Где Вы тут ПОС увидели?

А этот совет -"вредный" ТЛВ на 6 в

Смотря чей. On Semi - 16В.

[muravei]

Где Вы тут ПОС увидели?

Ну , вот, сами посмотрите http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=29022
Если нагрузка будет в аноде , тр-р будет включен повторителем, а у входа нарисован "крестик".

On Semi - 16В.

Пасиба, присмотрюсь.

[Microwatt]

RST7, дело тут не в ненависти, а в профессиональном уровне. Никто не подвергает сомнению факт существования программистов очень высокого класса, заслуживающих уважения. Но не надо этот класс автоматически переносить на аналоговую схемотехнику. Как только от единичек и ноликов переходим к омам и миллиамперам - начинаются проблемы.
Решение с TL431 можно назвать "нетипичный программерский подход". Это лучше, чем стабилитрон, но это подмена исходных рассуждений о стабилитроне и резисторе. TL431 вовсе не стабилитрон по своей внутренней начинке.
А моя реплика относится к первоначальным (в старте темы), детским страхам о погрешности делителя. Что это, как неумение типичного программера ее быстро оценить или, хотя бы, рассчитать в столбик? Знать резисторный делитель, это как уметь отличить бит от байта.

[Rst7]

Если нагрузка будет в аноде

Это без разницы. Главное - куда включен делитель обратной связи относительно этой нагрузки. ПОС в приведенной мною схеме нет и быть не может.

Решение с TL431 можно назвать "нетипичный программерский подход". Это лучше, чем стабилитрон, но это подмена исходных рассуждений о стабилитроне и резисторе. TL431 вовсе не стабилитрон по своей внутренней начинке.

Да ладно, типичный/нетипичный - у каждого портного свой взгляд на искусство. По даташиту у АЦП тамошнего совокупные ошибки порядка 2 МЗР. И резисторы человек поставит наверняка из ближайшего ларька, а не 0.1%

[muravei]

куда включен делитель обратной связи относительно этой нагрузки.

На мой взгляд , куда надо.
Верхний вывод R1 по перем. току -на земле, образует делитель ПОС с R4.

[Rst7]

На мой взгляд , куда надо.

Скажите, а если R2 перенести в катод, тоже будет ПОС? Перенести в разрыв, там где маркер BATT стоит, я имею в виду?

[muravei]

Скажите, а если R2 перенести в катод, тоже будет ПОС?

Нет, будет ООС, транзистор инвертирует.

Вот схемка , о чем толкую.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Rst7]

Нет, будет ООС, транзистор инвертирует.

O_o. Какая разница при последовательном включении, что раньше - резистор нагрузки или TL? Нарисуйте рядом вторую схему и поймете.

[muravei]

O_o. Какая разница при последовательном включении, что раньше - резистор нагрузки или TL?

Действительно, никакая! Выходной тр-р включен ОК или ОЭ .

[Rst7]

Выходной тр-р включен ОК или ОЭ .

Нет. В обоих случаях транзистор включен по схеме с ОЭ. Рисуйте картинки, если так не ясно.

[muravei]

Нет. В обоих случаях транзистор включен по схеме с ОЭ.

Неубедительно. но спорить мне влом :"низехонько, так низехонько," с ОЭ так с ОЭ.
Я нагрузочный резистор шунтирую конденсатором.

[777777]

М-да, чем проще вопрос тем обширнее обсуждение. А все-таки, чем резистивный делитель не устраивает? Берешь два одинаковых 0,1%-ных резистора и меряешь.

[Herz]

Типичный программерский подход.
Вы почитайте что такое стабилитрон. Сориентируйтесь хотя бы в порядке величин. Тогда рассуждения о погрешности делителя на резисторах сразу отпадут.
А растянутые шкалы делают, но не на стабилитронах, а на ОУ.

Подход как раз верный. Если это подход программиста - следует пожать ему руку. На чём бы ни делалась "растянутая шкала" - принцип тот же: вычитание из измеряемой величины константы. Само собой, точность опоры должна быть высокой, иначе теряется смысл затеи.

[Rst7]

А все-таки, чем резистивный делитель не устраивает?

Например меня - всем. Это топикстартеру захотелось лишние полтора бита разрешения.

Неубедительно. но спорить мне влом :"низехонько, так низехонько," с ОЭ так с ОЭ.
Я нагрузочный резистор шунтирую конденсатором.

Я бы Вам рекомендовал докопаться до истины. Кстати, именно этот конденсатор может привести к неустойчивости. Покурите внимательно даташит на TL'ку, там есть расчет областей устойчивости.

[muravei]

Покурите внимательно даташит на TL'ку, там есть расчет областей устойчивости.

Именно в даташите нет ни одного примера с подобным включением и есть схема УНЧ на ТЛ.

Я бы Вам рекомендовал докопаться до истины.

Я бы этого тоже хотел. Но , помоему , этот вопрос особого интереса у общественности не вызывает.

[ReAl]

"земля" понятие условное, точка отсчёта некая. Просто на листике нарисована и у лежащей на столе макетки со спаянной схемой, подключенной батареей и даже тестером может быть никуда не подключена - почему такой трепет перед ней?
Вас почему-то смущает, что от эмиттера до этой земли резистор стоит?
Мысленный експеримент - вот в так нарисованной схеме просто переместите символ земли от минусового вывода источника питания назад на эмиттер (т.е. резистор стоит в разрыве минусового провода источника питания последовательно с ним, как бы внутреннее сопротивление источника увеличилось).
Что, до этого переноса схема была с ОК, после него стала с ОЭ?
А если резистор (который всчитался во внутреннее сопротивление источника) разорвать на две части, одну оставить в минусе, вторую в плюс поставить - какое включение транзистора станет?
О-0,5К-0,5Э ?

[Rst7]

А если резистор (который всчитался во внутреннее сопротивление источника) разорвать на две части, одну оставить в минусе, вторую в плюс поставить - какое включение транзистора станет?
О-0,5К-0,5Э ?

... не, маловат, нужен такой -

На самом деле, все в определении схем включения -

ОК - сигнал подается между базой и коллектором, нагрузка - между коллектором и эмиттером.
ОЭ - сигнал подается между базой и эмиттером, нагрузка - между коллектором и эмиттером.

От того, где будет резистор нагрузки, не меняется место подачи сигнала. В этом-то все и дело.

[777777]

А все-таки, чем резистивный делитель не устраивает?

Например меня - всем. Это топикстартеру захотелось лишние полтора бита разрешения.

С помощью предлагаемых схем смещения потеряется гораздо больше - они смещают с точностью в лучшем случае 0.1 В

[muravei]

какое включение транзистора станет?
О-0,5К-0,5Э ?

Схема будет называться "фазоращепителем".

Мысленный експеримент - вот в так нарисованной схеме просто переместите символ земли от минусового вывода источника питания назад на эмиттер (т.е. резистор стоит в разрыве минусового провода источника питания последовательно с ним, как бы внутреннее сопротивление источника увеличилось).
Что, до этого переноса схема была с ОК, после него стала с ОЭ?

Естественно! Внутреннее сопротивление источника стало нагрузкой . А что у вас никогда схемы не генерили из-за него?
И чтобы уменьшить его влияние ставят кондеры по питанию.

ОК - сигнал подается между базой и коллектором, нагрузка - между коллектором и эмиттером.

Именно так и есть ! Коллектор тр-ра на "земле" , источник это всегда "земля" , по переменному току.

[Rst7]

С помощью предлагаемых схем смещения потеряется гораздо больше - они смещают с точностью в лучшем случае 0.1 В

Вообще-то да. Надо поточнее что-то брать, чем TL431.

Коллектор тр-ра на "земле" , источник это всегда "земля" , по переменному току.

Да забудьте Вы про слово "земля"

[Microwatt]

Вообще-то да. Надо поточнее что-то брать, чем TL431.

А зачем поточнее? С какой разумной точностью нужно измерять напряжение на аккумуляторе при его заряде-разряде? Или, если программеру подсунуть АЦП на 12 разрядов, то он только младший бит и видит? И никак по-другому?
В автомобиле аккумулятор заряжается напряжением с ошибкой явно более 10%. И ничего, вроде катаются автомобили...

[Rst7]

А зачем поточнее?

В задаче измерения напряжения на АКБ - нафиг не надо. Вообще. В более общем случае - растягивание шкалы АЦП как измерительного прибора - нужно.

[wim]

... Надо поточнее что-то брать, чем TL431.

Необязательно - это ведь аддитивная погрешность. Если у автора после АЦП стоит какой-нить МК, можно учесть ее с помощью калибровки.

[Rst7]

Необязательно - это ведь аддитивная погрешность.

Фиг. Там в температурном диапазоне точность плохая. Порядка 50ppm на градус. Итого, в стоградусном диапазоне - полпроцента.

[muravei]

Да забудьте Вы про слово "земля"

Ну , хорошо ... суша!
Изменения сигнала на нагрузочном резисторе будут синфазны с со входом , помеченным крестиком, а значит только от делителя будет зависить - загенерит, или нет.
Это если без "земли".

[tyro]

А зачем поточнее? С какой разумной точностью нужно измерять напряжение на аккумуляторе при его заряде-разряде? Или, если программеру подсунуть АЦП на 12 разрядов, то он только младший бит и видит? И никак по-другому?
В автомобиле аккумулятор заряжается напряжением с ошибкой явно более 10%. И ничего, вроде катаются автомобили...

Если "железнячок" в программировании знает только бит и байт, то ему наверное не следует рассуждать что видит или не видит и как думает программер. Вполне допускаю, что на Вашем авто ошибка может быть и больше 10%, но они применяются не только на авто.
Необходимая точность измерения вытекает из поставленной задачи, и здесь топик стартеру, видимо, виднее. В качестве примера - признаком окончания заряда стартерной свинцовой аккумуляторной батареи при заряде постоянным током является неизменность (и даже уменьшение) напряжения на ней. Для 12 вольтовой батареи падение (уменьшение) напряжения составляло (если склероз не подводит) порядка 10 милливольт (в среднем). Этот способ контроля хорош тем, что не зависит от плотности электролита, фактической емкости и медленно меняющейся окружающей температуры.

[wim]

Фиг. Там в температурном диапазоне точность плохая. Порядка 50ppm на градус. Итого, в стоградусном диапазоне - полпроцента.

Не думаю, что автору нужно измерять напряжение на клеммах АКБ в "стоградусном диапазоне". Это ж типа -40 ... +60? И кроме того, если брать тексасовские TL, у них погрешность кучкуется вблизи типового значения, которое на порядок меньше максимального.

[Rst7]

Это ж типа -40 ... +60?

Ну у меня такого порядка ориентир всегда.

Не думаю, что автору нужно измерять напряжение на клеммах АКБ в "стоградусном диапазоне".

Ну это автору виднее. Мы тут вообще на гуще гадаем и попутные темы обсуждаем, а автор давно уже потерялся...

[muravei]

Rst7, вы были правы.
Мне , наконец, объяснили.
ПОС будет , но маленькая, маленькая , гораздо меньше ООС, через низкое сопротивление опорного источника.

[Dimy]

- Решения должны быть простыми, и здесь делитель вне конкуренции.
- Хорошей точности делителя можно добиться включив в каждое (или хотя бы в одно) плечо делителя два параллельных резистора, основной и корректирующий. Последний подбирается индивидуально в зависимости от разброса основного. Тем самым можно добиться точности в 5-10 раз выше чем точность резисторов (при 1%-х резисторах до 0.1% в схеме). Немного трудоемко но на небольшой партии допустимо.
- Для массового изделия (но экономии "на спичках" то бишь высокоточных резисторах) можно ввести поправочный коэффициент как настроечный параметр в софт контроллера для компенсации индивидуальной погрешности делителя. В этом случае потребуется предварительная калибровка устройства.
- Добиться полной разрядности АЦП ("восстановить" значность младших разрядов АЦП) легко введя осреднение по представительной выборке (т.к. процесс практически статический, а шум распределен по Гауссу).

З.Ы. городить огород с "ножницами" практически всегда не выгодно (для типовых задач), т.к. точность их должна быть соизмерима с разрешением АЦП, и цена такого решения может превысить разумный предел.

ИМХО: если задача усложняется всякими хотелками, то всегда проще (и дешевле в конечном итоге) выбрать соответствующий инструмент, а не пытаться топором прооперировать пациента.

[Rst7]

Тем самым можно добиться точности в 5-10 раз выше чем точность резисторов (при 1%-х резисторах до 0.1% в схеме). Немного трудоемко но на небольшой партии допустимо.

Запомните - никогда нельзя подбирать резисторы. Они имеют сопротивление R только в момент измерения. В другой момент - любое другое сопротивление в пределах их заявленной точности. Это так, грубо Более точно - есть старение, температурный коэффициент, зависимость R от U, от влажности, от нагрева при пайке и прочее, прочее, прочее. А потом уже поговорим про статические процесы с гауссовским распределением шумов.

[wim]

- Добиться полной разрядности АЦП ("восстановить" значность младших разрядов АЦП) легко введя осреднение по представительной выборке (т.к. процесс практически статический, а шум распределен по Гауссу).

Это как? Вы хотите сказать, что можете измерить некую величину с точностью 0,1% прибором с погрешностью 1%?

[Herz]

Это как? Вы хотите сказать, что можете измерить некую величину с точностью 0,1% прибором с погрешностью 1%?

Встречный вопрос: а откуда появились приборы с погрешностью 0,1%, если их поверять ещё было нечем?

Сообщение отредактировал Herz - May 16 2009, 13:46

[wim]

Встречный вопрос: а откуда появились приборы с погрешностью 0,1%, если их поверять ещё было нечем?

Ошибаетесь - они поверялись эталонами мер. А сейчас по первичным эталонам поверяются вторичные эталоны, а уже по ним - приборы.

[xemul]

Это как? Вы хотите сказать, что можете измерить некую величину с точностью 0,1% прибором с погрешностью 1%?

Если построить модель погрешностей конкретного экземпляра прибора, то вполне возможно корректировать результат измерения до точности, превышающей исходный класс точности прибора. Лет 10 тому неоднократно попадались предложения "улучшателей" метрологических характеристик - голая статистика и никакого мошенства.

[wim]

Если построить модель погрешностей конкретного экземпляра прибора, то вполне возможно корректировать результат измерения до точности, превышающей исходный класс точности прибора. Лет 10 тому неоднократно попадались предложения "улучшателей" метрологических характеристик - голая статистика и никакого мошенства.

Допустим, мы знаем характеристику АЦП - 8 разрядов, характеристика линейная. И что - мы можем какими-то ухищрения получить на нем 10 разрядов?

[Deka]

Можно. Не просто, но можно. Десять незнаю, а девять точно можно.

[Dimy]

Запомните - никогда нельзя подбирать резисторы.

Ой ли?
Речь не идет о подборе резисторов, а о масштабировании делителя напряжения номиналами из стандартных рядов согласно R=R1*R2/(R1+R2).
Ествественно это не совсем эквивалентно установки высокоточных и стабильных с малым ТКС и низким шумом, но это работает.
Все на что ссылаетесь дальше - букварь - но все зависит от задачи и очень часто (в 99% из 100) не нужно стрелять из пушки по воробьям.

Это как? Вы хотите сказать, что можете измерить некую величину с точностью 0,1% прибором с погрешностью 1%?

Я этого не утвержал. ))
Если посморите даташит на любой АЦП то найдете несколько гисторам распределений шума младшего разряда (от разных факторов). Обычно (но не всегда) можно считать, что эффективное разрешение меньше физического на 1-2 разряда, т.е. 2 последние шумят и шум распределен по определенному закону. (более подробно посмотрите на сайте AD)
Конечно на это все наложатся еще шумы сигнала входных цепей и т.п. Так вот точность можно улучшить применив статистическую обработку - расплата скорость реакции прибора, т.к. измеряемый сигнал приходится наблюдать достаточное время для того чтобы накопить статистику. Но здесь все "законно", в принципе ни один серьезный измерительный прибор не работает без подобной обработки.
По поводу младших разрядов просто где то был пост, вот и пришлось к слову...

Сообщение отредактировал Dimy - May 16 2009, 17:53

[Rst7]

Речь не идет о подборе резисторов, а о масштабировании делителя напряжения номиналами из стандартных рядов согласно R=R1*R2/(R1+R2).

Это одно и тоже.

Ествественно это не совсем эквивалентно установки высокоточных и стабильных с малым ТКС и низким шумом, но это работает.

Только на столе и только в данный момент времени. Даже обсуждать не хочу, именно что букварь.

[xemul]

Допустим, мы знаем характеристику АЦП - 8 разрядов, характеристика линейная. И что - мы можем какими-то ухищрения получить на нем 10 разрядов?

Все 8 бит значащие? Или имеют место аддитивная, мультипликативная погрешности, шумы от питания (которые не обязательно по Гауссу размазаны), от частоты сети (тоже, зараза, не по Гауссу ползает), кривизна от температуры, от фаз Луны и погоды на Марсе? Если попробовать учесть в модели погрешности значимые факторы, то вполне воможно в некоторой степени от них и избавиться. Но, естесно, эти факторы придется измерять.
А если характеристика линейна до 10 разрядов, и шумы не мешают, то еще пара разрядов выковыривается всего 4-хкратным оверсемплингом (сигма-дельта АЦП где-то рядом по смыслу).
И вряд ли для прибора на 8-разрядном АЦП будут декларировать класс точности 0.5

[wim]

... точность можно улучшить применив статистическую обработку ...

Да, только лишний разряд к АЦП не добавится, а автору нужно было именно это.

... А если характеристика линейна до 10 разрядов, и шумы не мешают, то еще пара разрядов выковыривается всего 4-хкратным оверсемплингом (сигма-дельта АЦП где-то рядом по смыслу)...

Это уже интересно - есть АЦП последовательного приближения, 10 разрядов. И шо - можно сделать из них 12 разрядов?

[xemul]

Да, только лишний разряд к АЦП не добавится, а автору нужно было именно это.

Если автор готов готов пуститься в соответствующие математические приключения, которым будет предшествовать исследование характеристик (конкретного экземпляра) АЦП (в конкретных условиях), то почему бы и нет?

Это уже интересно - есть АЦП последовательного приближения, 10 разрядов. И шо - можно сделать из них 12 разрядов?

Со стороны математики - ограничения только в линейности АЦП и шумах.
Со стороны обсуждаемого железа и задачи - овчинка выделки не стОит, дешевле взять более приличествующий задаче АЦП.

[Herz]

Ошибаетесь - они поверялись эталонами мер. А сейчас по первичным эталонам поверяются вторичные эталоны, а уже по ним - приборы.

Хорошо, откуда свалились эталоны? Инопланетяне забросили?

Да, только лишний разряд к АЦП не добавится, а автору нужно было именно это.

Вы не поверите...

Это уже интересно - есть АЦП последовательного приближения, 10 разрядов. И шо - можно сделать из них 12 разрядов?

Таки да, бывает, что можно - уже говорилось.

[Dimy]

Не далее как неделю назад была похожая задачка:
(прошу в пианиста не стрелять пока он играет на баяне) )

Требуется для переносноого прибора с Li-Ion аккумулятором ввести в меню тест аккумулятора, где вывести
- текущее напряжение
- остаточную емкость
- % зарядки
- прогноз в часах времени работы устройства
- результат дополнительного теста под нагрузкой (пока в резерве)

Аппаратная реализация:
- делитель (параллельно нижнему плечу фильтр С 0.1)
- питание схемы 3.3V импульсник 1.3МГц
- в цепи питания аналоговой части МК LC фильтр (100мкГн, 0.1), маловат пожалуй?
- АЦП штатный на борту МК 10 разрядов.

Пилот был собран месяц назад. Теперь собираем тест-партию.
Собираем первый экземпляр... в одном плече нужен 68к - в кассах нет, ну так нам не впервой.
Беру 75к 1% и 1М 1% ставлю параллельно - (ну мастер что тут скажешь) на границах разброса получаем от 69.07к до 70.46к
Точность тут практически не изменилась так как подбора не было! (от 0.7% до 1%, в зависимости от того как попадутся разбросы резисторов с + или -)
Да не номинал... но пока годится.

В подробности не вдаюсь - принимаем решение: требуется режим калибровки через сервис меню.

1. Заводим два параметра (int) Nmin, Nmax - отсчеты АЦП при Umax и Uмin - граничных значений напряжения
2. Их тоже вводим как еще два настроечных параметра (float)
3. До кучи добавляем ввод номинальной емкости аккумулятора (на случай, когда они разные)
- итого 5 параметров
4. Реализуем три варианта калибровки:
1) Для стенда:
ввод непосредственно значений Nmin, Nmax в EEPROM при подаче граничных значений питания (на стенде) 4.0В и 2.9В
- ввод по нажатию Enter на соответствующем параметре
- значения Umax и Uмin не меняются и уже введены
2) Калибровка по Umax
ввод непосредственно значения Nmax, и ручной ввод Umax
при этом выполняем расчет Nmin
- ввод Nmax по нажатию Enter на соответствующем параметре
- ввод Umax с клавиатуры после внешнего замера на клеммах блока аккумулятора
- получив Nmax и Umax при полностью зараяженном аккумуляторе считаем
gK_div = u_max/adc_max*0.4; - расчитываем коэффициент деления
gADCminBat = u_min/gK_div*0.4 - Nmax
3) Калибровка по Umin (пока не понятно кому понадобится, но пусть будет)
ввод непосредственно значения Nmin, и ручной ввод Umin с клавиатуры
при этом расчет Umax и Nmax
- аналогично п.2)

Калибруем по варианту 2).

Проверяем:
Входим в меню теста аккумулятора
- на аккумуляторе 4005мВ
- на ЖКИ показывает от 3994мВ до 4047мВ - шум почти 50мВ!
Смотрю внимательно (главное знать куда ) ) так и есть - монтажник забыл фильтр С на делителе впаять,
а я проверить, мой косяк! Впаиваю.
- на аккумуляторе 3960мВ
- на ЖКИ показывает от 3958мВ до 3964мВ - 6мВ (0.15%) при разрешении 3.9мВ можно считать что норма для нашей задачи.

В прошлую пятницу (15.05) прогнали девайс в климкамере от -40 до +50.
Испытания по другому поводу, но посмотрел и этот вопрос (благо все параметры сразу выводил в интерфейс - USB с протоколом ModBus).
- напряжение питания от внешнего ИП 4000мВ
-40грС от 3938мВ до 3943мВ
+50грС от 3997мВ до 4015мВ

З.Ы. Вот теперь желающие могут стрелять...

Сообщение отредактировал Dimy - May 18 2009, 07:48

[Rst7]

З.Ы. Вот теперь желающие могут стрелять...

Ну и? 2%. Ч.Т.Д.

[xemul]

Ну и? 2%. Ч.Т.Д.

"Эт точно" (с) Сухов.
И, как следствие, результат измерения можно обрезать до ~5.7 битов.
Занятно: проведён эксперимент, получены результаты, но вывод "Вот теперь желающие могут стрелять...". Dimy, Вам самому было лень умножить-поделить? Может стОит попробовать разобраться, что именно так плывет по температуре?

[Herz]

Собираем первый экземпляр... в одном плече нужен 68к - в кассах нет, ну так нам не впервой.
Беру 75к 1% и 1М 1% ставлю параллельно - (ну мастер что тут скажешь) на границах разброса получаем от 69.07к до 70.46к
Точность тут практически не изменилась так как подбора не было! (от 0.7% до 1%, в зависимости от того как попадутся разбросы резисторов с + или -)

Смотрю внимательно (главное знать куда ) )

Ас просто! Два раза "ку"... Только о чём этот пост? О том, как настоящие джедаи работают с полупустой кассой?

Ну и? 2%.

Почему 2? Один.

[Rst7]

Почему 2? Один.

-40грС от 3938мВ до 3943мВ
+50грС от 3997мВ до 4015мВ

По нижней - 1.5%, по верхней 2%.

[xemul]

Почему 2? Один.

Да, действительно адын. Почему-то "неулопопамилось" . Поднимаю планку до 6.7 битов.

[Rst7]

Почему-то неулопопамилось

Ах в этом смыле. Ну пусть будет +-1.

Кстати, Dimy, огласите СКО. Измерений-то больше 2х было.

[Dimy]

В данном случае плывет внутренний ИОН, лечится это
- установкой внешнего опорника (желательно).
- наложением линейной поправки (дрейф практически линейный)

В данном случае овчинка не стоит выделки, т.к. данный сервис используется только
- как информационный (это же не лабораторный вольтметр)
- для вывода на 10 пороговый индикатор
- предупреждение низком заряде аккумулятора
В последнем случае порог предупреждения сработает на ~50мВ раньше что даже хорошо.

З.Ы.
Слабо представляю себе как кому-то при -40 понадобится знать напряжение аккумулятора с точностью до 5мВ
Да там оператору быстрей бы замер сделать на резервуаре и бежать в тепло.
На такой температуре и аккумулятору то не сладко...

[Rst7]

В данном случае овчинка не стоит выделки

Я не пойму, что Вы тут нам втолковать пытаетесь? Сначала рассказывали, как круто из 1% резисторов получаются ноль_целых_буй_десятых_процентные резисторы, а потом резко переехали на "плывет внутренний ИОН".

В данном случае Вам просто не стоит вообще писать. Особенно в разделе для новичков. Этим Вы сбиваете людей с толку.

[wim]

Хорошо, откуда свалились эталоны? Инопланетяне забросили?

Эталоны были выбраны из возможных вариантов, исходя из их физических свойств (температурной и временной стабильности). Особенность человеческих органов чувств такова, что мы можем достаточно точно сравнивать неизвестную величину с известной, т.е. фактикцки измерять разность величин. На этом принципе - сравнения неизвестной величины с эталоном - построены все измерительные приборы.

Таки да, бывает, что можно - уже говорилось.

Говорилось и говорится о том, что якобы можно. Не говорилось, не говорится и не будет сказано - как, потому что никак. Еще раз поясню вопрос - Вы утверждаете, что какой-то обработкой можете увеличить разрядность АЦП? Отвлекитесь на минутку от шумов и пр. - было 10 разрядов (физически десять) - стало 12?

[Dimy]

Кстати, Dimy, огласите СКО. Измерений-то больше 2х было.

Специально не считал.
На предельных температурах девайс был по 30мин, отсчеты брались раз по 10.
Выше указаны пределы шума (трубка), т.е. отсчетов за границами не было.
Если брать по 0.95 (худший вариант) задним числом грубо можно считать, что диапазоны соответствуют +/-2СКО.

З.Ы.
Надеюсь, что просить проверять соответствие шума нормальному распределению никто не будет,
и спектральные характеристики считать не заставят

Сообщение отредактировал Dimy - May 18 2009, 09:50

[Rst7]

Отвлекитесь на минутку от шумов и пр. - было 10 разрядов (физически десять) - стало 12?

Без шумов на входе - нельзя

Если брать по 0.95 (худший вариант) задним числом грубо можно считать, что диапазоны соответствуют +/-2СКО.

Вы, простите, в какой организации работаете? Знаю я народ с г. Королева, который так же вольно с метрологией обращается...

[wim]

Без шумов на входе - нельзя

Это можно сделать в цифровом коррелометре, а тут речь об АЦП. Да и шумы не любые подойдут, а только независимые и центрированные. Ну и по простоте реализации, если уж только постоянное напряжение измерять, лучше каким-нить чудом выцепить лишние разряды.

[Rst7]

Это можно сделать в цифровом коррелометре, а тут речь об АЦП

Все правильно. Для АЦП это тоже стреляет.

www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8003.pdf

[wim]

Все правильно. Для АЦП это тоже стреляет.

www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8003.pdf

Да, действительно, как-то не подумал даже, что шумы можно генерить на том же самом МК, который и измеряет.

[Dimy]

В данном случае Вам просто не стоит вообще писать. Особенно в разделе для новичков. Этим Вы сбиваете людей с толку.

В данном случае уважаемый сбиваете с толку новичков именно Вы.

Номинальная точность резисторов это технологический разброс и он в общем случае никак не связан с температурной стабильностью (ТКС).
См. внимательно даташиты (даю подсказку эти параметры даются в разных графах).
Использование резисторов в 0.1% может не дать температурной стабильности, если выбраны R с высоким ТКС.
Для лучшей термостабильности требуется выбор с малыми ТКС (допуск по номиналам ряда E с ним не связан).

Я не пойму, что Вы тут нам втолковать пытаетесь? Сначала рассказывали, как круто из 1% резисторов получаются ноль_целых_буй_десятых_процентные резисторы, а потом резко переехали на "плывет внутренний ИОН".

И что здесь не понятного?!
объясняю на пальцах (пример для студентов)

Нужен 10к 0.1% (100ppm)
Берем 10к 1% замеряем, к примеру получили R1=10.05к
считаем R2=10*10.05/(10.05-10)= 2010к
берем ближайший по E96 2М 1%
Проверяем с учетом разброса:
макс. R=10.05*2010/2020.05=10.000к
мин. R=10.05*1990/2000.05=9.9995к
получили суммарный R=10к 0.1% (100ррm)
и температурная стабильность здесь ни причем.

Способ не мой подсмотрел в "Радио" за бородатый год, пользую когда нужно и рад этому.

З.Ы.
Дискусию по данному вопросу больше вести не буду, всем спасибо.

Сообщение отредактировал Dimy - May 18 2009, 11:01

[Rst7]

Способ не мой подсмотрел в "Радио" за бородатый год, пользую когда нужно и рад этому.

Мда... Господина Microwatt'а тут нехватает. Вот он, пример того самого "эмбеддерского подхода"... А я еще обижался, защищать пытался...

Дискусию по данному вопросу больше вести не буду, всем спасибо.

И это правильно.

[Herz]

Эталоны были выбраны из возможных вариантов, исходя из их физических свойств (температурной и временной стабильности). Особенность человеческих органов чувств такова, что мы можем достаточно точно сравнивать неизвестную величину с известной, т.е. фактикцки измерять разность величин. На этом принципе - сравнения неизвестной величины с эталоном - построены все измерительные приборы.

Казуистика какая-то... А варианты откуда? И физические свойства (температурную и временную стабильность) раньше определить чем-то надо было, разве нет? Чтобы сравнивать неизвестную величину с известной, нужно её, эту известную, для начала иметь. И причём здесь человеческие органы чувств? Вот всё меряли раньше в саженях - откуда миллиметры, микроны - не задумывались?

Говорилось и говорится о том, что якобы можно. Не говорилось, не говорится и не будет сказано - как, потому что никак.

Как Вы категоричны...

Еще раз поясню вопрос - Вы утверждаете, что какой-то обработкой можете увеличить разрядность АЦП? Отвлекитесь на минутку от шумов и пр. - было 10 разрядов (физически десять) - стало 12?

Вроде убедились?

[wim]

Казуистика какая-то... А варианты откуда? И физические свойства (температурную и временную стабильность) раньше определить чем-то надо было, разве нет? Чтобы сравнивать неизвестную величину с известной, нужно её, эту известную, для начала иметь. И причём здесь человеческие органы чувств?

Да неважно, что взято за эталон. Можно мерять длину в метрах, можно в попугаях, главное, чтобы на эталонном попугае было две рисочки, к которым можно приложить что-нить подешевле эталонного попугая и супротив попугайских рисочек сделать точно такие же. Под мелкоскопом совместить две рисочки можно очень точно - тут ничего измерять не надо. Вот и будет у нас копия эталона.
Стабильность есс-но определяется экспериментами. Например, платиновый эталон попугая метра - платина не окисляется, стало быть рисочки не исчезнут и даже не уползут куда-нить в сторону. Предваряя Ваш возможный вопрос - я не знаю, как узнали, что платина - благородный металл. С температурной стабильностью тоже понятно - нагреваем образцы из разных материалов и смотрим как ползут рисочки. Который меньше всех уполз - вот он наш эталонный материал.

Вот всё меряли раньше в саженях - откуда миллиметры, микроны - не задумывались?

Сам удивляюсь - как это из метра добывают миллиметры? Расскажите, если знаете. Ну, а як ни - то ни.

Вроде убедились?

Покаялся уже - вариант с дополнительными шумами не рассматривал, как сложный в реализации (как оказалось - не очень). Могли бы просто дать ссылку, как Rst7. Не обязаны давать, но могли. Не захотели.

[Microwatt]

Мда... Господина Microwatt'а тут нехватает. Вот он, пример того самого "эмбеддерского подхода"... А я еще обижался, защищать пытался...

Да тут я,тут....
Конечно, так получать точные резисторы - полный наив. Это не понимать вообще что такое резистор по конструкции.
Елли мы сегодня из 5% резисторов соберем 1%, то завтра он имеет право измениться, скажем, на 3%. И никому ничего не докажешь, что вчера, мол, я сам точно подобрал.
Этому учат в первый месяц практической работы. Расчет всего и вся на допуски и старения.

Еще раз поясню вопрос - Вы утверждаете, что какой-то обработкой можете увеличить разрядность АЦП? Отвлекитесь на минутку от шумов и пр. - было 10 разрядов (физически десять) - стало 12?

Хм... а как же по-другому? Повышение точности методом усреднения многократных измерений - вполне легальный метод в метрологии. Широко применяется, реализован в миллионах серийных приборов.
Пример старинный, но радиолокационная карта Венеры была снята спутниковым бортовым радиолокатором с точностью плюс-минс два лаптя. Но, усредняя 64 замера, получили сносную картинку. Во всяком случае, гораздо четче любой из 64 исходных.
Да тот же "Хаббл" разве не так работает? За две-три недели смотреня в мутное или черное пятно вырисовывает фантастически подробную картинку.
Не помню тип, кажется, В7-22 вольтметр так же дополнительный десятичный разряд вытягивает.

[xemul]

Могли бы просто дать ссылку, как Rst7. Не обязаны давать, но могли. Не захотели.

Ну не было ссылки под рукой, а в ночи рыться... Я ж сказал: "сигма-дельта АЦП где-то рядом по смыслу".

[Diko]

Подскажите пожалуйста, как правильно отцифровать напругу на батарее при помощи АЦП AVR?
......
Вот, как это сделать?

Вопрос надо бы выяснить сразу же, а какой опорное для ADC ? Внутренний генератор опорного ? Так начальная точность его ~2%, т.е. от образца к образцу 2.5±2%. Да и во время работы даёт не абы какой результат....

PS: на батарее 24В напряжение измеряется при помощи резестивного делителя (правда точность резисторов пришлось брать 0,1%)