Контроль разряда аккумулятора Опции

[ssvSerge]

Добрый день.

Собственно хочется показать черточками "оставшуюся емкость" аккумулятора.
И, при достижении некоторого порога, сохранить данные.

В общем-то задача тривиально решается если в схеме будет установлен
преобразователь DC-DC (до 5 вольт), от которого была бы запитана
цифровая часть... Но вот идет борьба за автономность устройства.
И бродит в умах желание отказаться от этого преобразователя.

А как в этом случае определять состояние аккумулятора - не понятно.

Сергей.

[starley]

Где-то я видел, как для этой цели АЦП, отслеживающий изменение выходного сопротивления батареи, используется.

[ssvSerge]

Где-то я видел, как для этой цели АЦП, отслеживающий изменение
выходного сопротивления батареи, используется.

Интересно. Было бы не плохо получить ссылку.
Не совсем понятно каким образом измерить выходное
сопротивление у батареи, от которой мы собственно
и запитаны.

Я, правда, думаю несколько иначе.
Мне представляется, что от DC-DC (3v->5v)
преобразователя запитана аналоговая часть АЦП,
а цифровая - прямо от аккумулятора.

Но - чем чёрт не шутит. Вдруг можно что-то выдумать проще?
А каким образом мобильные телефоны работают?
У них у всех стоят преобразователи DC-DC для питания
цифровой части?

Сергей.

[rezident]

Вы бы для начала озвучили, что за аккумулятор и что за МК используете? И что это вообще за устройство?

[vvvv]

Но - чем чёрт не шутит. Вдруг можно что-то выдумать проще?
А каким образом мобильные телефоны работают?
У них у всех стоят преобразователи DC-DC для питания
цифровой части?

Сергей.

В мобильниках на цифровой части и не только на ней стоят преобразователи, их там не меньше четырех штук, обычно.
Чтобы померять уровень аккумулятора нужно сделать два делителя. Один на сопротивлениях, делит допустим 3.3V пополам.
Получаем 1.65V. Второй делитель это стабилитрон на 1.6V. Тогда как только напряжение упадет до уровня ниже
3.2V, резистивный делитель даст уровень меньше чем 1.6V. Если оба этих делителя завести на компаратор,
цифровая часть узнает о просадке по питанию и сохранит данные.

Сообщение отредактировал vvvv - Jan 24 2009, 20:16

[ssvSerge]

Вы бы для начала озвучили, что за аккумулятор и что за МК используете?
И что это вообще за устройство?

Блин... Пока что не могу ответить на эти вопросы.
Проект находится в той стадии, когда все требуется изменить.

В двух словах - это портативное устройство для измерения
геомагниных аномалий. Бросается в поле на какое-то там время,
после чего забирается. Собственно отсюда и выские требования
к автономности у-ва.

Аккумулятор - в стадии выбора. Сколько места хватит в корпусе,
такой и будет. А МК (если это микроконтроллер)... До сих пор
стоял и успешно работал Atmega. Сейчас рассматривается вариант MSP430.

Надеюсь этого достаточно для того, что бы начать обсуждение по теме.

Спасибо. Сергей.

[rezident]

А МК (если это микроконтроллер)... До сих пор
стоял и успешно работал Atmega. Сейчас рассматривается вариант MSP430.

Тогда я не совсем понимаю ваших затруднений. MSP430 имеет широкий диапазон питающего напряжения 1,8В...3,6В и весьма неплохую схему энергосбережения. Т.е. его можно запитать напрямую от многих типов аккумуляторов (Ni-Cd, Li-Ion, Li-Pol) и ему же "поручить" слежение за степенью разряда и отключения остальной части схемы. Сам MSP430 после отключения остальной схемы может уйти в режим LPM4 с потреблением доли микроАмпер, что наверняка меньше тока саморазряда аккумулятора. Кстати, MSP430 применяется в виде контроллера заряда/разряда в составе некоторых ноутбучных аккумуляторов. Так что берите MSP430 с модулем АЦП на борту и смело задействуйте его для контроля аккумулятора.

[ssvSerge]

В мобильниках на цифровой части и не только на ней стоят
преобразователи, их там не меньше четырех штук, обычно.

Понятно. Для нашей задачи три штуки явно лишние.

нужно сделать два делителя
оба этих делителя завести на компаратор

Ага. Спасибо. До такого варианта мы додумались.
Вот только надо не только отсекать момент останова
устройства, но еще и показывать черточками
текущий уровнь заряда.

У такого подхода куча недостатков.
1) Плавает напряжение питания, плавают и результаты
преобразования на не стабилизированном входе.

2) У аккумулятора достаточно долгая полочка
в районе 3,5 - 3,2В. Она, собака, приводит к тому,
что компаратор показывает "всего полно" и через
10 минут "всё закончилось".

Точно сделать такое не получилось.

Я задал вопрос предполагая, что уже существует
готовое решение.

Но, все равно - спасибо за рабочую идею.

Сергей.

Сообщение отредактировал ssvSerge - Jan 24 2009, 22:20

[vvvv]

Тогда можно как вариант взять низкоомный резистор, подключать его на питание, кратковременно нагружая аккумулятор на момент измерения и точно измерять напряжение. В этом случае даже на полочке будет виден спад по мере разряда. Главное подобрать резистор.
И наконец есть и готовое решение вот одно из них http://focus.ti.com/docs/prod/folders/prin...27500-v120.html
работает с LiOn батареями, думаю такое же есть для любого типа аккумуляторов.

[ukpyr]

с внутренним опорником АВР задача нерешаемая. прицепите хотя-бы TL431 и нагрузочный резистор. 10-разрядного АЦП должно хватить для отслеживания напряжения, плюс можно подсчитывать общее время работы и измерять ток потребления.

[ssvSerge]

есть готовое решение ... вот одно из них работает с LiOn батареями

О! Вот то, ради чего задавался вопрос!
Надеюсь, будет работать и с аккумуляторами.
Спасибо.

Сергей.

[Alex11]

Вообще-то сейчас принято измерять потребленный заряд, а не закорачивать аккумулятор. Для этого есть уйма чипов. Например, у техаса BQ26220.

[Microwatt]

У такого подхода куча недостатков.
1) Плавает напряжение питания, плавают и результаты
преобразования на не стабилизированном входе.
2) У аккумулятора достаточно долгая полочка
в районе 3,5 - 3,2В. Она, собака, приводит к тому,
что компаратор показывает "всего полно" и через
10 минут "всё закончилось".
Точно сделать такое не получилось.
Я задал вопрос предполагая, что уже существует
готовое решение.

Да, полочка есть. Если измерения ведутся в процессе стабильного разряда аккумулятора, то оставшуюся емкость можно определить. Уберите "полочку". Растяните 3.5-3.2=0.3 вольта на полную шкалу и тогда меряйте. Это делается не единичками/ноликами, а масштабирующим ОУ.
По крайней мере, в кислотном аккумуляторе можно определить остаток заряда и по напряжению холостого хода. Но, опять же, "полочку нужно убирать.
Если нагрузка то есть, то нет или меняется задачка настолько трудна, что решить ее едва ли возможно.
Всякие вывертасы вроде измерения заряда хороши, как курьез эмбеддерской мысли. Реально емкость аккумулятора меняется со временем, от температуры и измерение заряда даст до 50% ошибки.
Результаты преобразования плавают? Не применяйте "плавающие" методы. Сделайте расчет потребной точности и примените хороший АЦП. Или хоть опорное застабилизируйте.

[tyro]

По крайней мере, в кислотном аккумуляторе можно определить остаток заряда и по напряжению холостого хода.

+- километр .

Если нагрузка то есть, то нет или меняется задачка настолько трудна, что решить ее едва ли возможно.

Как раз возможно, 15% точность была реализована уже лет 20 тому назад .
P.S. Мне почему-то кажется, что контролем состояния аккумуляторов Вы не занимались (исходя из Ваших постов на тему заряда и контроля аккумуляторов).

[ssvSerge]

P.S. что контролем состояния аккумуляторов Вы не занимались

Предложите решение, если не сложно.

Вообще-то сейчас принято измерять потребленный заряд, а не закорачивать аккумулятор.
Для этого есть уйма чипов. Например, у техаса BQ26220.

Спасибо. Тоже вариант.
Но, блин - как тарировать аккумулятор?

Собственно надо знать не "сколько украдено",
а "сколько осталось".

Считать "сколько было закачано" не получается.
Слишком много энегрии уходит на нагрев
аккумулятора в момент заряда.

Сергей.

Сообщение отредактировал ssvSerge - Jan 25 2009, 19:05

[Microwatt]

Предложите решение, если не сложно.


Спасибо. Тоже вариант.
Но, блин - как тарировать аккумулятор?
Считать "сколько было закачано" не получается.
Слишком много энегрии уходит на нагрев
аккумулятора в момент заряда.

Сергей.

Так вот и я же об этом. Емкость аккумулятора - не номинал резистора.

Ну и еще.
Во-первых стоит подумать: а жизненно ли это необходимо?
Во-вторых, если очень хочется, то можно. Но это много сложнее.
Можно измерять на батарее через равные промежутки времени напряжение. Вычислять приращение. На основании приращения легко спрогнозировать на сколько промежутков еще хватит батареи при заданном темпе потребления до напряжения отсечки по разряду.
Не хочется легких путей? Ну, введите еще аппроксимацию по типовой разрядной кривой. Если уж есть контроллер, то чем-то он заниматься должен.
Пытаясь решить подобную задачу, мы можем считать, что сидим у бака неизвестной емкости из которого вытекает непонятно сколько воды. Нам видно только водомерное стекло и текущий уровень воды в баке. Можем еще понять скорость падения уровня.

[lepert]

Считать "сколько было закачано" не получается.
Слишком много энегрии уходит на нагрев
аккумулятора в момент заряда.

Это по моему решаемая задача. Если на заводе изготовителе зарядить аккумулятор под завязку, затем его разрядить, получим некую цифру,
емкости аккумулятора, применительно к конкретному образцу. Затем эту цифру уменьшить на какое то количество, с учетом деградации
аккумулятора, условий работы и т.д. И записать ее куда нибудь в память прибора. Теперь, в любой момент, когда зарядка сказала,
аккумулятор заряжен, прибор знает, что в аккумуляторе есть вот эта "гарантированная" емкость энергии. И считает от нее по принципу
"сколько утекло", остаток энергии. Даже если в аккумуляторе еще есть энергия, а он сообщает что уже пуст, в этом ничего страшного
нет. И цифра может корректироваться самим прибором в зависимости от температуры на улице. Тогда можно более менее достоверно
обеспечить устройство бесперебойным запасом энергии. Да, есть аккумуляторы с "памятью", но т.к. Вы похоже работаете с LiOn,
там недоразряд вроде не должен помешать. И тогда вполне подойдут чипы, которые предложил Alex11

[Gagarin]

Для примера
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/bq27500-v120.pdf
Вариантов интерфейса уйма.
Сами мы сделали проще.
1. Провели испытания, сняли характеристику разряда. Установили напряжения 25% и 75% разряда аккумулятора. Получили конкретные числа и не заморачиваясь с падением ёмкости (10% за 500 циклов) показываем значение цветом 3 (Зл-жлт-кр) цветного светодиода.
2. Ввели поправку на потребление.
3. Ввели поправку на температуру.
Жалоб пока нет. Хотя наш случай простецкий до 10% точности результат будет стабильный.

Сообщение отредактировал Gagarin - Jan 26 2009, 16:28

[ssvSerge]

Это по моему решаемая задача.
аккумулятор заряжен, прибор знает, что в аккумуляторе есть вот эта "гарантированная" емкость энергии.

Как просто все у вас получается.

Если следовать вашей идее, то анализировать
состояние аккумулятора не надо совсем.
Достаточно простых предположений и счастье
наступит неминуемо.

Мне как-то не верится.

Сергей.

Для примера http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/bq27500-v120.pdf

Спасибо. Уже была ссылка на него.

2. Ввели поправку на потребление.
3. Ввели поправку на температуру.

А как вы измеряли температуру?
Да и температуру чего вы измеряли? Окружающей среды?
Аккумулятора? В момент заряда или в рабочем режиме?

А потребление вы как считали?
Просто определлились со средним током потребления
или устанавливали счетчики?

Вы предполагаете, что аккумулятор если уж заряжен,
то всегда на 100% емкости и, если это не так, то устройство
просто гаснет?

Сергей.

[rx3apf]

Как просто все у вас получается.
Вы предполагаете, что аккумулятор если уж заряжен,
то всегда на 100% емкости и, если это не так, то устройство
просто гаснет?

Если речь идет о Li-ion, то так и реализуется (в мобильниках, ноутбуках). Разряжаем полностью (до порога отключения, 2.7 или чуть выше на банку), затем заряжаем полностью (до 4.2 на банку). Ток зарядки знаем, время знаем, КПД считаем = емкость более-менее известна. Остаток оцениваем кулонометрически. И, увы, иначе никак - аккумуляторы от цикла к циклу деградируют (заметно больше, чем, скажем, NiMH), и оценить остаток по напряжению не получится (по крайней мере если речь идет хоть о десятках процентов), разве что незадолго до кончины просигнализировать, что все плохо и надо немедленно заряжаться. И без таких вот циклов полного заряда-разряда емкость не узнать. Если заряд неполный - то ведь сколько "вошло", тоже можно посчитать кулонометрически. Но особой точности тут уже не получить. Короче - если надо показывать более-менее правдоподобно, то только кулонометрический способ. Иначе бы в готовых решениях делали как-то проще. Ну не дураки же все производители аппаратуры ?

[ssvSerge]

Если речь идет о Li-ion, то так и реализуется.
Разряжаем полностью (до порога отключения, 2.7 или чуть выше на банку),
затем заряжаем полностью (до 4.2 на банку).

Тарируют аккумуляторы в основном моделисты.
А вот мобильники, похоже, все-таки основываются
на падении напряжения.

Ток зарядки знаем, время знаем, КПД считаем = емкость более-менее известна.
Остаток оцениваем кулонометрически.

Вы так считали? У вас получилось? Расскажите как сделали.
Наши эксперименты показывают, что таким образом получается считать
только в случае крайне малых зарядных токов. С ростом тока заряда
растет ошибка, которая достигает 300-500% от емкости аккумулятора.
Причина - рассеиваемое тепло. Как вы решили эту проблему?

Сергей.

[mikesm]

А у меня вопрос, в чем такая необходимость заряжать аккумулятор в сверхбыстром режиме током C. Это и аккумулятор напрягает и температуру повышает.

[ssvSerge]

А у меня вопрос, в чем такая необходимость заряжать аккумулятор в сверхбыстром режиме током C.
Это и аккумулятор напрягает и температуру повышает.

Подобной необходимости нет.
И никто так поступать не собирается.

Требование простое - максимальная автономность устройства.
При этом устройство используется для длительных наблюдений
и вычислений. Т.е. провести половину сессии или, скажем, 90%
её - все равно, что ничего не сделать. Поэтому оператору надо
достаточно точно сообщить о состоянии заряда батареи. Это в
двух словах. Реальное Т.З. ощутимо сложнее.

Отсюда и вопросы о том, каким образом проверять текущее
состояние аккумулятора.

P.S. Сегодня уже могу сказать, что при заряде током в 0,3С
нагрев аккумулятора приводит к ошибке определения
заряда в 80%. Так что основываться только на этом
параметре не получится.

Чтобы померять уровень аккумулятора нужно сделать два делителя.

Вобщем, кажется мне, что всем участникам будет интересно.

Сделали так:
Запитали однокристалку непосредственно от аккумулятора.
на вход АЦП подали напряжение со стабилитрона.
Теперь, по мере проседания напряжения питания, данные
с АЦП медленно, но уверенно растут.

Построив шкалу преобразований запросто убирается полочка
аккумулятора. Не до конца, конечно, но более чем приемлемо.

Учтя дополнительные улучшения типа "подключение стабилитрона
не постоянно, а только на момент измерения, получаем достаточно
точное и экономичное решение.

Сергей.

Сообщение отредактировал ssvSerge - Jan 27 2009, 13:52

[Gagarin]

О! нашёл ссылку, которую хотел. Прошу прощение за повтор. Как я и говорил учитывают всё, что надо и оставляют время на замену или бэкап.
http://www.ti.com/corp/docs/landing/bq27500/index.htm