Измерение дифференциального напряжения, Просто и дешёво. Опции

[Politeh]

Доброго времени суток!

Подскажите пожалуйста, в правильном ли направлении двигаюсь...
Есть задача - мерять DC до 60В с аккумуляторных батарей, т.е. когда аккумуляторы последовательно соединяются и так получается от +12В до +60В, т.е. максимум 5шт аккумуляторов.
Но замер может осуществляться как на батарее относительно общего минуса, так и на любом аккумуляторе в цепи батареи, т.е. допустим 5 аккумуляторов последовательно, а мерить нужно
только на 3-ем аккумуляторе относительно его же минуса. Т.е. в этом случае напряжение на "плюсе" 3-его аккумулятора будет 36В, а на его "минусе" +24В.

Требования: недорогое решение, точность желательно +/- 1-2%.
АЦП у нас встроенный в контроллер STM, single-ended input.


Вопрос в общем-то про входную цепь. Хочу поставить ОУ с single-ended выходом и его завести на АЦП. Сигнал на ОУ будет заводится после резисторного делителя на входе, т.е. ОУ будет низковольтный. Смогу ли я обойтись простой схемой, вроде этой?
Какой ОУ можете посоветовать из доступных?
Чем лучше защищать входы ОУ: TVS или можно обойтись диодами вроде 1N4148? Места немного на плате, желательно минимальная защита, но наиболее нужная.

Спасибо!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Plain]

На каждую клемму для любого внешнего подключения — двунаправленный ограничитель на заведомо больше максимально возможно расчётного, т.е. SMAJ75CA и т.п.

После чего, к каждой ранее защищённой клемме — обыкновенный делитель с зашунтированным конденсатором нижним резистором, сигнал с которого на вход АЦП МК, которым и вычислять разность.

[варп]

Plain, если учесть, что ТС хочет ещё и -

....так и на любом аккумуляторе в цепи батареи

...., то, если я правильно понял, потребуется ещё и коммутатор, который последовательно подключит каждый из выходов делителей на вход АЦП, АЦП измеряет эти напряжения, контроллер их запомнит, а уже после, простым вычитанием, вычислит напряжение на каждом из аккумуляторов... Или я усложняю?

[Politeh]

На каждую клемму для любого внешнего подключения — двунаправленный ограничитель на заведомо больше максимально возможно расчётного, т.е. SMAJ75CA и т.п.

После чего, к каждой ранее защищённой клемме — обыкновенный делитель с зашунтированным конденсатором нижним резистором, сигнал с которого на вход АЦП МК, которым и вычислять разность.

Спасибо.
Уточню, что нужно каждый дифф. вход заводить на 1 канал АЦП, т.е. ВАРП правильно уточнил.

[Сергей Борщ]

Смогу ли я обойтись простой схемой, вроде этой?

Нет. Замучаетесь с такой схемой - она требует очень точного соласования пар резисторов. А резисторы плывут от температуры и даже неодинаковый обдув резисторов пары будет приводить к "чудесам". Возьмите готовый инструментальный ОУ (серия INA у Analog Devices или подобные), у которого эти резисторы выполнены на одном кристалле и точно подогнаны. Он стоит дороже дешевого ОУ, но в итоге общие затраты окажутся ниже.

[Politeh]

Нет. Замучаетесь с такой схемой - она требует очень точного соласования пар резисторов. А резисторы плывут от температуры и даже неодинаковый обдув резисторов пары будет приводить к "чудесам". Возьмите готовый инструментальный ОУ (серия INA у Analog Devices или подобные), у которого эти резисторы выполнены на одном кристалле и точно подогнаны. Он стоит дороже дешевого ОУ, но в итоге общие затраты окажутся ниже.

Хорошо, учтём. А насколько это всё "плывёт"? Прямо на +/-5%?

[SSerge]

Нет. Замучаетесь с такой схемой - она требует очень точного соласования пар резисторов. А резисторы плывут от температуры и даже неодинаковый обдув резисторов пары будет приводить к "чудесам". Возьмите готовый инструментальный ОУ (серия INA у Analog Devices или подобные), у которого эти резисторы выполнены на одном кристалле и точно подогнаны. Он стоит дороже дешевого ОУ, но в итоге общие затраты окажутся ниже.

Так-то оно правильно, но ТС хочет входные напряжения не менее 60 вольт, это не каждый инструментальный ОУ обеспечит.
Такие сейчас стало модно называть Difference Amplifiers или High common-mode voltage:
http://www.analog.com/en/products/amplifie...amplifiers.html
http://www.ti.com/amplifier-circuit/differ...1169max=100;500

Но на безрыбье можно и как на картинке.

[Politeh]

Так-то оно правильно, но ТС хочет входные напряжения не менее 60 вольт, это не каждый инструментальный ОУ обеспечит.
Такие сейчас стало модно называть Difference Amplifiers или High common-mode voltage:
http://www.analog.com/en/products/amplifie...amplifiers.html
http://www.ti.com/amplifier-circuit/differ...1169max=100;500

Но на безрыбье можно и как на картинке.

Спасибо.
Мы будем после делителя снимать, т.е 60В->3В, и уже 3В будем мерять. Наверное тогда и низковольтный ОУ подойдёт?

[SSerge]

Спасибо.
Мы будем после делителя снимать, т.е 60В->3В, и уже 3В будем мерять. Наверное тогда и низковольтный ОУ подойдёт?

Подойдёт, но проблемы просто переместятся в другое место.
Делитель из резисторов точностью 1% даст ошибку до +/- 0.6В на фоне 60В входного. С резисторами 0.1% будет до 60мВ.
Много это или мало и стоит ли заниматься ручной подстройкой делителей - это уже Вам решать.

[Tanya]

Доброго времени суток!
Подскажите пожалуйста, в правильном ли направлении двигаюсь...

Малоногий PIC, делитель из двух однопроцентных резисторов на каждый аккумулятор. Оптическая, например, развязка.

[варп]

...Мы будем после делителя снимать, т.е 60В->3В, и уже 3В будем мерять. Наверное тогда и низковольтный ОУ подойдёт?

... если вести речь про делители от каждого плюса очередного аккумулятора относительно земли, то слово " дифференциальный" можно забыть ( он просто не нужен) и ОУ нужен относительно ( лишь как буфер) - ведь напряжение на "втором" аккумуляторе будет равно разнице напряжений на "втором" и "первом" плюсе.... А это -просто математика в контроллере...
Но повторюсь - здесь нужен аналоговый коммутатор, чтобы последовательно измерить напряжение на всех плюсах.

Сообщение отредактировал варп - Dec 21 2017, 10:26

[тау]

Делитель из резисторов точностью 1% даст ошибку до +/- 0.6В на фоне 60В входного. С резисторами 0.1% будет до 60мВ.

уточню:
допустим что 1% резисторы дадут 1%...2% для каждого делителя. При входном 60В и делении в 10 раз абсолютная ошибка или погрешность каждого делителя составит ( может составить ) 1,2 В. На два делителя , ошибка удваивается , т.к. погрешности здесь суммируются. Итого ТС планирует после каждого делителя измерять 50..60 В , точнее их разницу примерно в 10 вольт с суммарной итоговой погрешностью 2,4 Вольта (это 24% по отношению к 10 вольт искомой разница между клеммами) при случайных резисторах с отклонением в 1% от номинала.
ТС хотел погрешность меньше ? Дешево и сердито не получится , и даже с 0,1% резисторами верхнюю банку измерять такой схемой хреново.

[Politeh]

Спасибо всем!
Теперь понятно, что дешево и более менее точно не получится.

[варп]

Я полагаю, что озвучивая техническое задание ТС погорячился... Скорее всего реальная задача - измерить напряжение на каждом аккумуляторе в принципе, и с вполне вменяемой точностью. Прецизионные измерения возможно и важны..., где-нибудь в космосе..., но тогда бы речь не шла о свинцовых аккумуляторах... А на земле эти милливольтные блохи на свинце - на..ер не нужны...
Дак опускаемся на землю..?

[prig]

... А на земле эти милливольтные блохи на свинце...

Дык, с 1% резисторами уже не блохи, а слоны. Особливо для верхнего аккума. О том и речь.
Посмотрите хотя бы, что Тау написал, ч.б. опуститься на землю.

[варп]

...Посмотрите хотя бы, что Тау написал, ч.б. опуститься на землю.

Согласен... Но если с этого места вопрос считать чисто академическим, то и подход к нему должен быть особенным...
Вот так влёт, чтобы было дёшево и точно... - даже в голову не приходит...
Дорого (относительно, конечно...) сделать - вроде - нет проблем...

Сообщение отредактировал варп - Dec 21 2017, 12:20

[Сергей Борщ]

Вот так влёт, чтобы было дёшево и точно... - даже в голову не приходит...

INA148 и резистивный делитель после него. Другие решения будут дороже, готов поспорить на новогодний тортик.

[варп]

Сергей Борщ, я немного о другом... - в смысле - вообще - сам подход изменить...
А что если так -
...простейший м/к со встроенным АЦП транслирует с выхода Ро через оптрон последовательный код текущего напряжения секции аккумулятора...
Микроконтроллер М/К* опрашивая поочерёдно порты А0-А3 получает информацию о текущем напряжении на каждой секции...
Секций может быть много, все одинаковые, настраивать практически нечего, точность всех - одинаковая...
Ляпота...?

[@Ark]

Ляпота...?

Почти.
Теперь из вашей схемы нужно удалить избыточность.
Применительно к задаче ТС, с пятью банками, нужно оставить только один измерительный МК - тот, что подключен к банке N3.
Недостающие два верхних напряжения и два нижних - можно измерять через делители. При этом, верхние делители должны
опираться своим нижним плечом на землю измерительного МК, а нижние - на его питание...
Тогда получится искомый результат - дешево и просто.

[prig]

...
Такие сейчас стало модно называть Difference Amplifiers или High common-mode voltage:
...

Сергей Борщ, я немного о другом... - в смысле - вообще - сам подход изменить...
...

Ну, такому подходу сто лет в обед.
Можно АЦП, можно модулятор. И желательно добавить отключение питания оных.
Получается довольно громоздко и не так уж и дёшево.

Проще взять один готовый DA (см. выше) и сваять коммутацию на полевиках с соответствующим рабочим напряжением.

[варп]

@Ark, не спорю - упростить можно..
Но мы потеряем универсальность..., а это важно...- секций может быть десять..., или двадцать..., и здесь резисторные делители уж точно не помогут...

[@Ark]

@Ark, не спорю - упростить можно..
Но мы потеряем универсальность..., а это важно...- секций может быть десять..., или двадцать..., и здесь резисторные делители уж точно не помогут...

Выбор между ценой и универсальностью оставим топикстартеру - может у него серия 100 тыс. штук?

[jcxz]

автор сказал "дёшево", но ничего не сказал про режим измерения.
Может будет достаточно поочередной коммутации каждого аккума с помощью пары реле на вход измерителя?
Коммутируемые токи мизерные, так что контакты реле прослужат долго.
Дёшево и сердито

[варп]

.... и сваять коммутацию на полевиках с соответствующим рабочим напряжением.

prig, коммутация на полевиках в данном случае - это очень не просто...., и опасно..
Попробуйте - застрянете на неделю....И результат Вам не понравится...

[Сергей Борщ]

А что если так -

Так это Татьяна еще на прошлой странице предлагала.

[jcxz]

...простейший м/к со встроенным АЦП транслирует с выхода Ро через оптрон последовательный код текущего напряжения секции аккумулятора...

Можно ещё заменить МК в данной схеме готовыми преобразователями напряжение->частота. И программировать МК тогда не надо.

[варп]

Так это Татьяна еще на прошлой странице предлагала.

Татьяна, каюсь - пропустил Ваш пост....
------------

..Может будет достаточно поочередной коммутации каждого аккума с помощью пары реле на вход измерителя?
Коммутируемые токи мизерные, так что контакты реле прослужат долго....
-------
...Можно ещё заменить МК в данной схеме готовыми преобразователями напряжение->частота.

jcxz, глянул на ресурс герконовых реле... - тоже вариант...
преобразователями напряжение->частота.- нормально....
--------
Надо просто думать вовремя начинать...

[@Ark]

Проще уже некуда:

[Politeh]

Спасибо за дискуссию - много интересного.
В целом нам нужны независимые каналы, чтобы мерить именно дифф. входом, тогда не нужно все каналы к одной земле привязывать. С коммутацией интересный вариант, т.е. один канал делаем дорогой, и все входы последовательно обрабатываем....
Гальваническая развязка не нужна.

[prig]

prig, коммутация на полевиках в данном случае - это очень не просто...., и опасно..
Попробуйте - застрянете на неделю....И результат Вам не понравится...

Не сильно сложней реле и не опасней. Защита - само собой.
Естественно, выходы с коммутатора объединять на входах ДУ через сопротивления во избежании КЗ. На чём коммутатор ни делать.
У готовых ДУ с большими Vcm и сопротивления на входах большие.
Добавочные однопроцентники с номиналом 0.01 от входного или около того сильно ничего не напортят.

[варп]

....В целом нам нужны независимые каналы, чтобы мерить именно дифф. входом, тогда не нужно все каналы к одной земле привязывать.

Politeh, совет, Вы схему, как Вы её представляете, попробуйте нарисовать.... Есть подозрения, что всё не так, как Вам пока кажется... Что, относительно чего, и чем Вы планируете измерять?
------
prig, @Ark, jcxz, Вы слишком серьёзно мои слова не воспринимайте ... - я дилетант, по сути...

[Tanya]

Гальваническая развязка не нужна.

Вы, кажется, не поняли про развязку. Я, кажется, самый дешевый вариант предлагала. Каждый измеритель живет у и питается от своего аккумулятора.

[jcxz]

.

[Студент заборстр...]

Доброго времени суток!

Подскажите пожалуйста, в правильном ли направлении двигаюсь...
Есть задача - мерять DC до 60В с аккумуляторных батарей, т.е. когда аккумуляторы последовательно соединяются и так получается от +12В до +60В, т.е. максимум 5шт аккумуляторов.
Но замер может осуществляться как на батарее относительно общего минуса, так и на любом аккумуляторе в цепи батареи, т.е. допустим 5 аккумуляторов последовательно, а мерить нужно
только на 3-ем аккумуляторе относительно его же минуса. Т.е. в этом случае напряжение на "плюсе" 3-его аккумулятора будет 36В, а на его "минусе" +24В.

Требования: недорогое решение, точность желательно +/- 1-2%.
АЦП у нас встроенный в контроллер STM, single-ended input.


Вопрос в общем-то про входную цепь. Хочу поставить ОУ с single-ended выходом и его завести на АЦП. Сигнал на ОУ будет заводится после резисторного делителя на входе, т.е. ОУ будет низковольтный. Смогу ли я обойтись простой схемой, вроде этой?
Какой ОУ можете посоветовать из доступных?
Чем лучше защищать входы ОУ: TVS или можно обойтись диодами вроде 1N4148? Места немного на плате, желательно минимальная защита, но наиболее нужная.

Спасибо!

Ищи у техаса усилители шунта с высоким Common Mode Voltage.
У них названия на "INA..." начинается

[Орлёнок]

INA148 и резистивный делитель после него. Другие решения будут дороже, готов поспорить на новогодний тортик.

Попретендую на тортик

Что если сделать так?

[Arjun]

Попретендую на тортик

Что если сделать так?

Нормально. Только транзисторы уберите. Они здесь ни к чему

[Орлёнок]

Arjun, либо я вас не понял, либо вы меня.
Транзисторы в схеме нужны, они меряют дифференциальное напряжение на банках. В итоге на АЦП напряжение будет пропорционально напряжению на банке.

[prig]

Попретендую на тортик

...

Если добавить ещё один транзистор для замера падения Э-Б, то при определённой ловкости в 2% уложиться можно. Измерение падения особливо актуально, если ставить Дарлингтон. А это может понадобиться т.к. предпочтительна бета 200 и более при макс. напряжении около 100В.

А в остальном, да. Дешевле и проще уже точно не сделать. Тортик ваш.

Нормально. Только транзисторы уберите. Они здесь ни к чему

На колу мочало...? "Ну Вы блин даёте!"

[Сергей Борщ]

Что если сделать так?

А как у этой схемы с температурной стабильностью? И не придется ли каждый транзистор подбирать по коэф. усиления?

[prig]

А как у этой схемы с температурной стабильностью? И не придется ли каждый транзистор подбирать по коэф. усиления?

- Дрейф падения Э-Б можно компенсировать. Для того и нужен ещё один транзистор.
Компенсации с точностью 50мВ будет достаточно. М.б. и лучше получится.
- Полупроцентники с приемлемым ТКС - тоже решаемо. Они по-любому нужны.
- 1000 на дарлингтоне - это 0.1%, т.е., ни о чём.

[Plain]

График слишком грубый, у собственно схемы температурный дрейф в указанном диапазоне 0,02%.

[@Ark]

- Дрейф падения Э-Б можно компенсировать. Для того и нужен ещё один транзистор.
Компенсации с точностью 50мВ будет достаточно. М.б. и лучше получится.
- Полупроцентники с приемлемым ТКС - тоже решаемо. Они по-любому нужны.
- 1000 на дарлингтоне - это 0.1%, т.е., ни о чём.

Не понятно одно - зачем создавать себе лишние трудности, а потом их героически преодолевать?

В предложенном мною варианте на делителях (пост N28) даже 1% резисторы не нужны - годятся 5%. Важна не их точность, а температурная стабильность.
Хотя МК и температуру может измерить и учесть по ходу дела. Нужная точность достигается программной калибровкой делителей...
Если обычных 10-бит АЦП будет недостаточно, то есть МК и с 12-бит АЦП...

P.S. М-да... Мне, как программисту, видимо, не дано понять ход мыслей аналоговых схемотехников...

[prig]

... а температурная стабильность.

...Нужная точность достигается программной калибровкой делителей...
...

P.S. М-да... Мне, как программисту, видимо, не дано понять ход мыслей аналоговых схемотехников...

- Вы сперва попробуйте определить требования по ТКС. Они могут оказаться крайне неприятными, особливо для серийного пр-ва. Конечно, Вы слегка улучшили схему с делителями для верхнего аккумулятора, но суть проблемы не изменилась.
- Затраты на калибровку делителей могут оказаться дороже деталек для альтернативной схемы с транзисторами. Кроме того, при серийном производстве калибровка может быть крайне нежелательна в принципе.
- Даже программисту не зазорно учиться. И аналоговая схемотехника тут не при чём.

[haker_fox]

Нет. Замучаетесь с такой схемой - она требует очень точного соласования пар резисторов. А резисторы плывут от температуры и даже неодинаковый обдув резисторов пары будет приводить к "чудесам".

Залить эти резисторы парафином или другим подобным веществом. Исключить движение воздуха внутри прибора. Должно работать. Применить точные поверхностные резисторы от того же YAGEO. Можно предусмотреть градуировку, замыкая вход усилителя каким-нибудь оптореле. Можно добавить термодатчик, и по нему компенсировать погрешность.

Politeh, а вы не смотрели в сторону специализированных микросхем от той же Texas Instruments? Правда не уверен, что у них есть решения на 60 В, на 24 точно есть)

[@Ark]

- Вы сперва попробуйте определить требования по ТКС. Они могут оказаться крайне неприятными, особливо для серийного пр-ва. Конечно, Вы слегка улучшили схему с делителями для верхнего аккумулятора, но суть проблемы не изменилась.
- Затраты на калибровку делителей могут оказаться дороже деталек для альтернативной схемы с транзисторами. Кроме того, при серийном производстве калибровка может быть крайне нежелательна в принципе.
- Даже программисту не зазорно учиться. И аналоговая схемотехника тут не при чём.

Остается непонятным, чем ваше решение принципиально лучше моего. Более дорогими и точными компонентами, что ли? И их бОльшим количеством?
Затраты на калибровку, как раз, в серийном производстве - это копейки. И потом, всегда есть выбор - поставить более дешевые "неточные" резисторы и калибровать, или поставить точные и обойтись без калибровки. В вашем случае такого выбора нет.
P.S. Аналоговому схемотехнику тоже не зазорно знать возможности современных МК. Чтобы не "городить огород" на пустом месте...
P.P.S. Если делители формировать резисторами одинакового номинала, располагать их компактно, чтобы обеспечить равенство температуры для них,
то их ТКС уже не будет иметь ни какого значения...

Сообщение отредактировал @Ark - Dec 22 2017, 06:33

[vladec]

Как-то все сложно народ. По моему, ТС надо взять его же дифференциальную схему из первого поста, сделать четыре канала на счетверенном ОУ, а нижнюю банку завести через делитель. Все это -- на пять каналов АЦП контроллера. Дешево и вполне сердито, один недорогой ОУ и горсть резисторов.

[@Ark]

... один недорогой ОУ и горсть резисторов.

Недорогой счетверенный ОУ зачем вам потребовался? Чтобы лишних проблем себе добавить?

[Politeh]

Ищи у техаса усилители шунта с высоким Common Mode Voltage.
У них названия на "INA..." начинается

Есть INA193/4, в Компеле. Используем их для измерения тока, но для измерения напряжения в данном случае не годятся, так как они рассчитаны на 100мВ на входе, а при 20мВ на входе они не меряют(сильно падает точность). Получается что если 60В -> 100мВ, то 12В -> 20мВ, т.е. один аккумулятор им не померяешь.

Politeh, совет, Вы схему, как Вы её представляете, попробуйте нарисовать.... Есть подозрения, что всё не так, как Вам пока кажется... Что, относительно чего, и чем Вы планируете измерять?
------
prig, @Ark, jcxz, Вы слишком серьёзно мои слова не воспринимайте ... - я дилетант, по сути...

Ещё раз: нужно чтобы можно было подключиться к любому аккумулятору в батарее, или к любой цепочки аккумуляторов в батарее, и мерить. Макс кол-во аккумуляторов: 5шт, т.е. 60В.
Мерить можно как относительно земли, так и относительно предыдущего аккумулятора.

[Massi]

AD629...хорошая микросхема...
или так...
https://eu.mouser.com/Semiconductors/Amplif...fiers/_/N-4frye

не связывайтесь с резисторами...дороже получится...

[@Ark]

не связывайтесь с резисторами...

Угу. Понятно...
Местная "аналоговая религия" запрещает...
Аргументы здесь бессильны...

[Politeh]

Залить эти резисторы парафином или другим подобным веществом. Исключить движение воздуха внутри прибора. Должно работать. Применить точные поверхностные резисторы от того же YAGEO. Можно предусмотреть градуировку, замыкая вход усилителя каким-нибудь оптореле. Можно добавить термодатчик, и по нему компенсировать погрешность.

Politeh, а вы не смотрели в сторону специализированных микросхем от той же Texas Instruments? Правда не уверен, что у них есть решения на 60 В, на 24 точно есть)

Вопрос цены. Микросхемы есть, но дорогие.

Подведу предварительные итоги:
1. Не связываться с резисторами;
2. Использовать специализированную микросхему;
3. Если идти по пути 2, то видимо тогда лучше делать коммутацию для удешевления, но тогда вопрос на чём? Свитчей аналоговых на 60В так вот сходу у ТИ не нашёл, видимо их и нет.
Какие проблемы могут быть при использовании транзистора для ключа?
4. Возможен вариант со схемой на транзисторах, предложенной Орлёнком (https://electronix.ru/forum/index.php?s=&showtopic=145038&view=findpost&p=1536947). Пока не вник в стоимость
калибровки такой схемы, так как у транзисторов тоже разброс приличный по параметрам.

[варп]

Politeh,я не просто так советую Вам схему нарисовать... Без схемы ( хоть какой-нибудь ) Вам никто ничего путнего не посоветует и ошибки Ваши не исправит...
Потому что от Ваших букв мало проку..., и вот на такой вот запрос -

....Ещё раз: нужно чтобы можно было подключиться к любому аккумулятору в батарее, или к любой цепочки аккумуляторов в батарее, и мерить. Макс кол-во аккумуляторов: 5шт, т.е. 60В.
Мерить можно как относительно земли, так и относительно предыдущего аккумулятора.

можно дать лишь такой совет -
.... выводите провода от минуса аккумулятора и от всех плюсов, берите в руки щупы от измерительного прибора и измеряйте как относительно земли, так и относительно предыдущего аккумулятора.
Простите, если что не так - обидеть - не хотел....
----------------
Орлёнок, за схему из поста #35 - низкий поклон... - редкая удача.. Ещё бы понять - как это чудо работает...? Я её ещё замучаю, конечно, в симуляторе...., но мне кажется даже в самом простом виде она будет приемлема для очень случаев..

Сообщение отредактировал варп - Dec 22 2017, 11:42

[Politeh]

Politeh,я не просто так советую Вам схему нарисовать... Без схемы ( хоть какой-нибудь ) Вам никто ничего путнего не посоветует и ошибки Ваши не исправит...
Потому что от Ваших букв мало проку..., и вот на такой вот запрос -

можно дать лишь такой совет -
.... выводите провода от минуса аккумулятора и от всех плюсов, берите в руки щупы от измерительного прибора и измеряйте как относительно земли, так и относительно предыдущего аккумулятора.
Простите, если что не так - обидеть - не хотел....
----------------
Орлёнок, за схему из поста #35 - низкий поклон... - редкая удача.. Ещё бы понять - как это чудо работает...? Я её ещё замучаю, конечно, в симуляторе...., но мне кажется даже в самом простом виде она будет приемлема для очень случаев..

Хорошо, совет принял. Скину к понедельнику.
Всем спасибо.

[prig]

Остается непонятным, чем ваше решение принципиально лучше моего. Более дорогими и точными компонентами, что ли? И их бОльшим количеством?
Затраты на калибровку, как раз, в серийном производстве - это копейки. И потом, всегда есть выбор - поставить более дешевые "неточные" резисторы и калибровать, или поставить точные и обойтись без калибровки. В вашем случае такого выбора нет.
P.S. Аналоговому схемотехнику тоже не зазорно знать возможности современных МК. Чтобы не "городить огород" на пустом месте...
P.P.S. Если делители формировать резисторами одинакового номинала, располагать их компактно, чтобы обеспечить равенство температуры для них,
то их ТКС уже не будет иметь ни какого значения...

Повеселили, однако.

Принципиально то, что при вашем решении требования к ТКС ужесточаются примерно в 3 раза. При прочих равных, если сравнивать со схемой на транзисторах от Орлёнка. Хоть с "single lot", хоть без оного. Или Вы думаете, что TI, ADI и иже их выпускают монолитные ДУ просто от нечего делать?

И Вы всерьёз считаете, что пока Вы не упомянули калибровку, никто из отметившихся в этой теме не догадывался о такой возможности? Кстати, к "возможностям современных МК" калибровка не имеет никакого отношения. Запилить можно и на дремучем 8048 и на "ядерном" тэмээсе.

И я бы не рекомендовал быть столь оптимистичным в отношении к "single lot".

...
Орлёнок, за схему из поста #35 - низкий поклон... - редкая удача.. Ещё бы понять - как это чудо работает...? Я её ещё замучаю, конечно, в симуляторе...., но мне кажется даже в самом простом виде она будет приемлема для очень случаев..

Компенсацию дрейфа падения Э-Б не забудьте. Как минимум, учитывайте падение при определении тока. Для дарлингтона можно попробовать значения в диапазоне 1.2 - 1.4В. Брать лучше именно дарлингтон на 100В, что бы не маяться с нехваткой усиления (сгодится бета 1000 или около того).

А схемка - это да. Так сейчас редко делают. За что я и люблю такие темы. Нет, нет, да вдруг что-то такое и появится.

[stells]

Орлёнок, за схему из поста #35 - низкий поклон... - редкая удача..

а что Вы там удачного увидели? температурная зависимость, зависимость от бетты транзистора... без калибровки точность процентов 50, а калибровать замучаешься

[варп]

....Компенсацию дрейфа падения Э-Б не забудьте. Как минимум, учитывайте падение при определении тока. Для дарлингтона можно попробовать значения в диапазоне 1.2 - 1.4В. Брать лучше именно дарлингтон на 100В, что бы не маяться с нехваткой усиления (сгодится бета 1000 или около того).

А схемка - это да. Так сейчас редко делают. За что я и люблю такие темы. Нет, нет, да вдруг что-то такое и появится.

prig, да я бы рад Ваши пожелания учесть... Но пока не до того ... - сижу вот в модель пялюсь и ... ТУПЛЮ....
Даже модель "вверх ногами " перевернул, чтобы шею не свернуть...и пытаюсь понять, как здесь чего булькает....
Пока очевидно одно - изменение напряжения на V3 очень точно транслируется на out2 .... (сигнал здесь снимается с R4).
Растолкуйте, как оно пашет ...падла...

[@Ark]

Повеселили, однако.

Взаимно.

Принципиально то, что при вашем решении требования к ТКС ужесточаются примерно в 3 раза. При прочих равных, если сравнивать со схемой на транзисторах от Орлёнка.

Обоснуйте. Считайте, что резисторы в схеме такой же точности. Только нет транзистора.

Или Вы думаете, что TI, ADI и иже их выпускают монолитные ДУ просто от нечего делать?

Вы думаете, что "пушки" выпускают для того, чтобы из них "палить по воробьям"?

И я так понимаю, Вы всерьёз считаете, что пока Вы не упомянули калибровку, никто из отметившихся в этой теме не догадывался о такой возможности.

Спросите это у "отметившихся", если Вам интересно...

Кстати, к "возможностям современных МК" калибровка не имеет никакого отношения. Запилить можно и на дремучем 8048 и на "ядерном" тэмээсе.

Еще как имеет.
Стоимость МК имеет значение и наличие в нем встроенной ЕЕPROM, где будете хранить калибровки, а не его "дремучесть" и "ядерность".

И я бы не рекомендовал быть столь оптимистичным в отношении к "single lot".

Поясните, что Вы имеете ввиду.

[варп]

без калибровки точность процентов 50, а калибровать замучаешься

stells, Вы температурную зависимость оценивали хоть как-нибудь....?
Не так уж она и велика...

[stells]

Растолкуйте, как оно пашет ...падла...

Uout = (Uv3-Ube) / R3 * h21 * R4

stells, Вы температурную зависимость оценивали хоть как-нибудь....?

а Вы бетту меряли?

[варп]

Uout = (Uv3-Ube) / R3 * h21 * R4

stells, за формулу - спасибо... ( только с моделью не вяжется что-то...)

...а Вы бетту меряли?

...ничего не мерил пока... - к схеме надо привыкнуть...- пока - как баран на новые ворота...
Зависимость от температуры мельком глянул - пока особо не напрягает...
Температуру ещё раньше Plain посмотрел..., тоже вроде доволен....
Мне кажется, что здесь, большой резистор в эмиттере способствует термостабильности...

Сообщение отредактировал варп - Dec 22 2017, 17:19

[prig]

...

Обоснуйте. Считайте, что резисторы в схеме такой же точности. Только нет транзистора.


Вы думаете, что "пушки" выпускают для того, чтобы из них "палить по воробьям"?


Спросите это у "отметившихся", если Вам интересно...


Еще как имеет.
Стоимость МК имеет значение и наличие в нем встроенной ЕЕPROM, где будете хранить калибровки, а не его "дремучесть" и "ядерность".


Поясните, что Вы имеете ввиду.

- Прочитайте повнимательней пост Тау.

- Я думаю, что Вы не задумывались о том, что такое синфазное напряжение и с чем его едят. Таки измерение дифференциальное.

- Ну, у меня нет необходимости у них спрашивать. Я задал конкретный вопрос конкретно Вам.

- А что, калибровки не существовало, пока ЕЕPROM не придумали и МК не подешевели?
То, что с ЕЕPROM её делать несколько удобней, это и ежу понятно. В общем-то и флеш вполне. Особливо когда таблицы длинные. Таки ЕЕPROM в МК скорее несколько для другого ориентирована и обычно невелика. А бывало нужно и на "дремучих", и на "ядерных", вне зависимости от наличия ЕЕPROM.

- "О сколько нам открытий чудных Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных..."

....
Растолкуйте, как оно пашет ...падла...
....

Дык, это схема включения с общей базой.

... зависимость от бетты транзистора... ...

Да ну, и какая же там зависимость?
Помнится мне, чем больше бета, тем меньше разность токов эмиттера и коллектора.

[варп]

...Дык, это схема включения с общей базой....

Гы....Не признал.. - редко пользуюсь...

[Tanya]

Дык, это схема включения с общей базой.

Как посмотреть... Можно и эмиттерным повторителем назвать..., задающим ток коллектора.
Правильнее будет считать это генератором тока, управляемым напряжением. Как На ОУ, только со смещением на напряжение открытия транзистора.

[@Ark]

- Прочитайте повнимательней пост Тау.

Давно почитал. Вы не ответили на вопрос.
Предъявите хоть какие-то сравнительные оценки...

- Я думаю, что Вы не задумывались о том, что такое синфазное напряжение и с чем его едят. Таки измерение дифференциальное.

А вы не задумывались над тем, что для аккумуляторной батареи большой разницы нет, как измерять?
Точнее разница будет, примерно, порядка 50 мкс между двумя измерениями. Вас это сильно смущает?

- Ну, у меня нет необходимости у них спрашивать. Я задал конкретный вопрос конкретно Вам.

Не задавайте подобных вопросов - не будете получать соответствующие ответы...

- А что, калибровки не существовало, пока ЕЕPROM не придумали и МК не подешевели?
То, что с ЕЕPROM её делать несколько удобней, это и ежу понятно. В общем-то и флеш вполне. Особливо когда таблицы длинные. Таки ЕЕPROM в МК скорее несколько для другого ориентирована и обычно невелика. А бывало нужно и на "дремучих", и на "ядерных", вне зависимости от наличия ЕЕPROM.

Вы забыли главное требование ТС - простота и дешевизна.
На "дремучих" или на "ядерных" вы дешево и просто это не сделаете, а на современных "мелких" дешевых МК - легко.

[варп]

Как посмотреть... Можно и эмиттерным повторителем назвать..., задающим ток коллектора.
Правильнее будет считать это генератором тока, управляемым напряжением. Как На ОУ, только со смещением на напряжение открытия транзистора.

Tanya, тоже днём в голове крутились слова считать это генератором тока, управляемым напряжением, но понимания от этого не прибавилось...
Не созрел...

[Arjun]

Arjun, либо я вас не понял, либо вы меня.
Транзисторы в схеме нужны, они меряют дифференциальное напряжение на банках. В итоге на АЦП напряжение будет пропорционально напряжению на банке.

Повторяю. Транзисторы здесь не нужны.
А "дифференциальное напряжение" можно найти просто выполнив операцию "вычитание" в микроконтроллере

[stells]

Да ну, и какая же там зависимость?
Помнится мне, чем больше бета, тем меньше разность токов эмиттера и коллектора.

зависимость прямая

пс: хотя согласен, резистор то не в цепи базы, а в цепи эмиттера, есть ОС по току

Сообщение отредактировал stells - Dec 22 2017, 18:05

[Tanya]

Компенсацию дрейфа падения Э-Б не забудьте. Как минимум, учитывайте падение при определении тока. Для дарлингтона можно попробовать значения в диапазоне 1.2 - 1.4В. Брать лучше именно дарлингтон на 100В, что бы не маяться с нехваткой усиления (сгодится бета 1000 или около того).

А схемка - это да. Так сейчас редко делают. За что я и люблю такие темы. Нет, нет, да вдруг что-то такое и появится.

Схема-то стандартная... Просто все забыли, как транзистор работает.
Внесу дополнение.
Транзистор можно и не брать высоковольтный. Достаточно еще один резистор добавить. Перед измерительным.
А если добавить простенький ОУ к транзистору, то можно забыть про падение напряжения на база-эмитттерном переходе. А если взять полевой, то и про ток в базу.

[@Ark]

Повторяю. Транзисторы здесь не нужны.
А "дифференциальное напряжение" можно найти просто выполнив операцию "вычитание" в микроконтроллере

Вот именно.
Только повторять, как я вижу, кое-кому уже бесполезно...
Видимо, "аналоговая религия" затмила сознание и здравый смысл...

[Raven]

Как посмотреть... Можно и эмиттерным повторителем назвать..., задающим ток коллектора.

IMHO, это ОБ в чистом виде. Эмиттерным повторителем называть никак нельзя, во избежание терминологического хаоса.

Правильнее будет считать это генератором тока, управляемым напряжением.

Генератор тока для коллектора - так это и есть одно из свойств каскада ОБ. Если оперировать единицами функциональной схемы - то конечно, можно назвать и генератором тока, управляемым напряжением. Никакого противоречия.

А вот вопрос о температурной стабильности пока остается открытым, IMHO. Как и для любого простого транзисторного каскада. Надо заглянуть в классические книжки - что там для улучшения ТКС ОБ предлагали.

[Plain]

Бюджет моей схемы по ценам Компэл:

5х 5,46 р. SMBJ75CA
5х 1,11 р. MMBT5401
5х 1,30 р. MMBT5551
8х 1,33 р. BAS21HT1G
6х 1,89 р. RT0603BRD
10х 0,07 р. RC0603FR

Итого: 62,03 руб.
Погрешность в указанном диапазоне 0,5%.

[Raven]

А "дифференциальное напряжение" можно найти просто выполнив операцию "вычитание" в микроконтроллере

Ага, особенно при синфазной 50 Гц синусоиде на парах проводов . Результаты вычитания будут для разных самплов, со всеми вытекающими.

[варп]

...Транзистор можно и не брать высоковольтный. Достаточно еще один резистор добавить. Перед измерительным.
А если добавить простенький ОУ к транзистору, то можно забыть про падение напряжения на база-эмитттерном переходе. А если взять полевой, то и про ток в базу.

Tanya, ( и просьба ко всем, с разумными предложениями) подкрепляйте слова про доработки схемы, хоть маломальскими рисунками ...- ПОЙМИТЕ - очень трудно влёт понять о чём говорите.... Если этого не сделать, то велик риск, что полезности не будут реализованы и канут в небытие ... , А ЭТО СИЛЬНО ЖАЛЬ.
Достойные темы появляются не каждый день,... и даже не каждый год...
----------
Да, посмотрел - каскад похож на схему с общей базой... В штатной схеме ОБ, коэфф. ус-я каскада = Rk/Rэ.... Но у нас Rk вчетверо МЕНЬШЕ Rэ..., то есть - коэффициент усиления меньше единицы?

Сообщение отредактировал варп - Dec 22 2017, 18:16

[@Ark]

Ага, особенно при синфазной 50 Гц синусоиде на парах проводов . Результаты вычитания будут для разных самплов, со всеми вытекающими.

Raven, Вы не задумывались, как же вообще что-то измеряют, при наличии, практически, везде синфазных 50Гц на парах проводов?

[Tanya]

А вот вопрос о температурной стабильности пока остается открытым, IMHO. Как и для любого простого транзисторного каскада. Надо заглянуть в классические книжки - что там для улучшения ТКС ОБ предлагали.

Температурная зависимость хорошо известна. Можно ее даже и не знать. а измерять на дополнительном транзисторе.

[Raven]

Бюджет моей схемы по ценам Компэл:
...
Итого: 62,03 руб.
Погрешность в указанном диапазоне 0,5%.

Вообще интеграция идеи Орленка с требованием ТС о коммутации мне понравилась.

НО! Номинал 4.7k в эмиттерной цепи, сдается мне, маловат может оказаться. Особенно с точки зрения минимизации температурной зависимости. Тут разнонаправленные зависимости - точность и температурная зависимость. Нужны хотя бы простые аналитические выкладки, чтобы принимать решение.

Raven, Вы не задумывались, как же вообще что-то измеряют, при наличии, практически, везде синфазных 50Гц на парах проводов?

Дык, в первую очередь как раз и стараются ее, эту синфазу, убрать из влияния на первичный измеритель (то бишь, измерять разность напряжений). Это если по-человечески подходить.

Но можно, конечно, и по-другому: набрать самплов, а потом еще небольшую DSP-обработку прикрутить, для компенсации влияния, временного сдвига, оценок и т.п.. Оно, конечно, можно и так . Вот только зачем наворачивать там, где достаточно нативно это компенсируется аналоговым методом? Микроконтроллеру еще останется, чем позаниматься.

[Tanya]

Tanya, ( и просьба ко всем, с разумными предложениями) подкрепляйте слова про доработки схемы, хоть маломальскими рисунками ...- ПОЙМИТЕ - очень трудно влёт понять о чём говорите.... Если этого не сделать, то велик риск, что полезности не будут реализованы и канут в небытие ... , А ЭТО СИЛЬНО ЖАЛЬ.
Достойные темы появляются не каждый день,... и даже не каждый год...
----------
Да, посмотрел - каскад похож на схему с общей базой... В штатной схеме ОБ, коэфф. ус-я каскада = Rk/Rэ.... Но у нас Rk вчетверо МЕНЬШЕ Rэ..., то есть - коэффициент усиления меньше единицы?

Я на пальцах привыкла... Но специально для Вас добавлю пару слов...
Вот есть транзистор с резистором в эмиттере. На базу подаем напряжение - транзистор открывается и напряжением на эмиттере почти закрывается, создавая там напряжение равное входному за вычетом напряжения перехода.
Стало быть, ток через него зависит прямо пропорционально напряжению на базе за вышеупомянутом вычетом...
При большом коэффициенте усиления ток коллектора почти равен току эмиттера - ток базы очень мал.
Токоизмерительный резистор стоит в коллекторе и его номинал выбирается так, чтобы не превысить допустимое входное напряжение АЦП контроллера. В коллекторную цепь можно добавить еще один резистор, тогда на транзисторе будет меньше падать. Номинал этого резистора не влияет на измерение.
Про ОУ. Это стандартная схема генератора тока. Все как раньше, только перед транзистором стоит ОУ. Еще придется добавить делитель напряжения.

[варп]

Но специально для Вас добавлю пару слов...

Tanya, спасибо..., понял.. Въехать тороплюсь... - просто схема очень важная и нужная..., но не все ещё это поняли... А может просто не нужна пока.

Сообщение отредактировал варп - Dec 22 2017, 18:43

[@Ark]

Дык, в первую очередь как раз и стараются ее, эту синфазу, убрать из влияния на первичный измеритель (то бишь, измерять разность напряжений). Это если по-человечески подходить.

Дык, а что мешает ее убрать, хотя бы банальным экранированием, витой парой и правильной разводкой цепей, чтобы не упоминать эту тему?
Даже если совсем ничего не предпринимать, какая будет разница между сэмплами, отстоящими на 50мкс, "страдающими" от наводки в 50Гц?
И "наворачивать" ничего не нужно.
А ваш "аналоговый метод" приводит только у усложнению и удорожанию схемы, причем, без какого либо выигрыша в точности, в данном конкретном случае.
А так - чисто из принципа. Поэтому, я и говорю - "религия запрещает"...

[prig]

...
Правильнее будет считать это генератором тока, управляемым напряжением.
...

Ну да. Но таки выполненный на основе схемы включения с общей базой.
В эмиттерном повторителе напряжение на коллекторе в измерительной схеме вход-выход никак не фигурирует.
Главное, что бы было больше входного сигнала (для n-p-n).

Впрочем, не суть. Это всё терминология. Суть именно в этой вашей формулировке.

Дык, а что мешает ее убрать, хотя бы банальным экранированием, ...

Моя догадка оказалась верна. Вам к Хоровицу. Глядишь, и вопросы странные закончатся. Как завещал...

[Arjun]

Мдя
По этой теме можно понять, насколько низко пал средний уровень разработчика.

6 страниц "крутые" разрабы решают вопрос построения резистивного делителя

Сообщение отредактировал Arjun - Dec 22 2017, 19:15

[@Ark]

Моя догадка оказалась верна. Вам к Хоровицу. Глядишь, и вопросы странные закончатся. Как завещал...

Так, где ответ на, заданный Вам, конкретный вопрос?
Блеснули бы знаниями от Хорвица и Хилла?
А то, всё "догадки" да "завещания" - не серьезно...

Мдя
По этой теме можно понять, насколько низко пал средний уровень разработчика.
6 страниц "крутые" разрабы решают вопрос построения резистивного делителя

+1!

Сообщение отредактировал @Ark - Dec 22 2017, 19:25

[Plain]

Схема попонятнее, целиком, без упрощений, а то и, в самом деле, обсуждение практически делителей:

4.7k в эмиттерной цепи, сдается мне, маловат может оказаться. Особенно с точки зрения минимизации температурной зависимости

Вы о влиянии теплоёмкости резисторов 0603 за время 7,5 мкс? Номинал 1 кОм — это требование практически любого АЦП МК.

[тау]

А если добавить простенький ОУ к транзистору, то можно забыть про падение напряжения на база-эмитттерном переходе. А если взять полевой, то и про ток в базу.

а если добавить еще 1 ОУ , то можно забыть про некоторое влияние h21e и Icb высоковольтного pnp транзистора в схемах с напряжением выше например 100-200В, где есть трудности с полевиками с P каналом.

Видимо, "аналоговая религия" затмила сознание и здравый смысл...

это Вы зря.

[варп]

Вот это очень любопытно - ниже - модель с TL431 вместо биполярного транзистора в диапазоне температур от минус 40*С до плюс 55*С...
Как и ожидалось - дрейф практически отсутствует... ( около 3 мВ ). Абалдеть...

[варп]

...А если добавить простенький ОУ к транзистору, то можно забыть про падение напряжения на база-эмитттерном переходе. А если взять полевой, то и про ток в базу.....

Tanya, истинная правда... - схема с ОУ работает просто идеально..., даже полевой транзистор можно не использовать...
Характеристики отличные, и в широком диапазоне температур в том числе....


Сообщение отредактировал варп - Dec 24 2017, 17:21

[Leka]

Концепт на проверку:

Эскизы прикрепленных изображений

 

[варп]

Концепт на проверку:

Leka,...." чукча - писатель..., чукча - не читатель...Мы поняли правильно?
Прежде чем дальше писать, тему с первого поста почитайте...

[jcxz]

Концепт на проверку:

Я конечно в 23-м посте предлагал коммутацию при помощи реле, но коротить аккумы я не предлагал.
И у автора вроде задача не "разрядить", а "измерить".

[Leka]

В первом варианте просто предложил общее для всех каналов нижнее плечо делителя, причем переменное - это может устранить погрешность измерения, связанное с погрешностью верхнего плеча.
Те независимо от числа каналов, требуется только 2 точных резистора. Но потом прикинул, и забраковал этот вариант.

коммутацию при помощи реле

Достаточно часто получается использовать внутренние ключи МК.

Сообщение отредактировал Leka - Dec 24 2017, 23:50

[jcxz]

Достаточно часто получается использовать внутренние ключи МК.

Расскажите всем - какой МК нормально отнесётся к напряжению на входах = 60В ?

[Leka]

Расскажите всем - какой МК нормально отнесётся к напряжению на входах = 60В ?

Плохо, потер, чтобы не позориться (мне иногда надо отвлечься, и тогда выбираю какую-нибудь задачку).

[Сергей Борщ]

Ну что специалисты скажут, выиграл Орленок новогодний тортик за сообщение №35?

[варп]

Ну что специалисты скажут, выиграл Орленок новогодний тортик за сообщение №35?

Однозначно...Эта схема из трёх деталей из сообщения №35 волшебным образом творит то, что,казалось бы, в принципе невозможно... Чудеса...
Орленок, браво !!!

[one_eight_seven]

волшебным образом творит то, что,казалось бы, в принципе невозможно...

Вам в ВУЗе не рассказывали про каскод?

[Tanya]

Ну что специалисты скажут, выиграл Орленок новогодний тортик за сообщение №35?

Да. наверное... Только для работы надо, чтобы все аккумуляторы были подсоединены.

[Сергей Борщ]

Да, забыл еще один момент про схему из первого сообщения - малейшее неравенство в парах резисторов приводит к очень сильному падению коэффициента подавления синфазной составляющей, т.е. схема начинает чувствовать не только напряжение измеряемого аккумулятора, но и напряжение всех нижних аккумуляторов. Причем погрешность у каждой схемы будет своя и не поддающаяся компенсации калибровками. Именно поэтому такие ОУ производят с резисторами на этом же кристалле, каждый резистор из четырех тщательно подгоняется лазером.

[Сергей Борщ]

Орленок, проверьте личку. Тортик ждет вас в Ярославле.

[Leka]

Да, забыл еще один момент про схему из первого сообщения - малейшее неравенство в парах резисторов приводит к очень сильному падению коэффициента подавления синфазной составляющей, т.е. схема начинает чувствовать не только напряжение измеряемого аккумулятора, но и напряжение всех нижних аккумуляторов.

Поэтому и предложил общее для всех каналов переменное нижнее плечо делителя.
Сейчас пробую моделировать, подавление синфазного напряжения приличное даже для 1% резисторов.

Я для себя немного изменил задачу ТС: полагаю, что для практического применения важна не абсолютная точность, а относительная - для балансировки аккумуляторов. Те важно именно подавление синфазной составляющей.

Сообщение отредактировал Leka - Dec 25 2017, 15:38

[Politeh]

Извините, что вчера не скинул схему.
Вот что хотелось бы получить. Своё моделирование и т.д. по предложенным схемам представлю позже, в январе, так как сейчас не успею до праздников погрузиться в эту задачу.

Спасибо.

Эскизы прикрепленных изображений