Новый концепт многоканального измерения DC без подбора делителей.
В этом варианте относительная точность измерений определяется только нелинейными погрешностями, в тч разрядностью АЦП.

Leka, Вы опять о чём-то о своём???
Аккумуляторы в теме соединены ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО....последовательно....последовательно.....

Ребят! Может я конечно что-то не понимаю.
Но никак вкурить не могу: почему нельзя просто оцифровать напряжение в нужных точках, а потом просто в микроконтроллере сделать вычитание?

Или препод дал задание обойтись без MCU?

И какая будет эквивалентная схема последовательно соединенных источников напряжения для верхнего канала?


Курите пост №12 до полного просветления.

Leka, Вы не загадки загадывайте, а схему целиком нарисуйте... А я Вам после расскажу, почему так делать не надо...., но, скорей всего, к тому времени, Вы уже и сами догадаетесь...

Объяснили же - аналоговая религия запрещает...

Придётся делитель по напряжению ставить, а это, как писалось выше, крайне нежелательно....

Но у вас тут стоит очень дорогой ОУ. А с дешёвым не пробовали?




Здесь у вас схема сразу с коммутацией... Спасибо за такой вариант. Буду пробовать моделировать в MicroCap.

Попробую описать в общих словах как работает схема(базовая схема Орлёнка, более детальная у Plain на базе Орлёнка).
Как было указано выше, использование резисторного делителя крайне нежелательно. Поэтому нужно организовать понижение напряжения до приемлемого уровня без существенной потери точности. Это можно сделать с помощью транзистора.... Если ставим биполярный транзистор, то нужно его ввести в рабочую точку при которой ток коллектора почти не зависит от напряжения на коллекторе(см. картинку 1 ниже), а следовательно и от точности резисторов, которые ставятся в коллекторную и эмиттерную цепи.
Однако ток коллектора сильно зависит от тока базы и коэффициента усиления(бетта, или hFE), как показано на карт. 1. Есть транзисторы, у которых коэффициент усиления очень стабильный и в нужных диапазонах не зависит от тока коллектора, как например предложенный Plain транзистор 2N5401(см. карт. 2).
Следовательно основной вклад в ток коллектора вкладывает только ток базы, который в свою очередь зависит от напряжения база-эмиттер. Если транзистор работает в линейном режиме,
то зависимость тока коллектора от напряжения база-эмиттер - линейная (см. карт. 3.).
Линейный режим можно обеспечить если работать за точкой насыщения(ограничение снизу) как перехода база-эмиттер, так и перехода эмиттер-коллектор(см. карт. 4).
Это приблизительно всё. Более точные цифры будут позже.
С термокомпенсацией пока не разбирался.
Поправьте, если я ошибаюсь.



Правильно ли я понимаю, что судя по осциллограммам Plain, итоговая разница между напряжением на выходе и реально измеряемым очень сильно будет определяться диодом в коллекторной цепи? Т.е. этот сдвиг и заметен на картинках?
Благодарю.

Вот здесь у вас несколько причинно-следственные связи нарушены. Ток коллектора определяется напряжением база-эмиттер (а если точнее, то управляется он вообще зарядом), а также температурой. В силу конструктивных особенностей биполярных транзисторов, база при этом потребляет ток, который определяется током коллектора.

Ещё такой момент. Когда база вешается на землю, а не на предыдущий аккумулятор, то результат отличается.
И возможно ли в этой схеме увеличить диапазон измеряемых напряжений от 12 до 60В? Т.е. чтобы можно было вешать вход на х1, х2, х3, х4, х5 аккумуляторов в сумме последовательно.

На примере D2 и Q4, на эмиттере этой парой создаётся практически термокомпенсированно равный минусу V2 уровень, следовательно, R6 преобразует практически неискажённое напряжение V2 в ток, который Q4, за вычетом тока базы, передаёт в цепь коллектора, а R16 преобразует его обратно в напряжение, которое измеряет АЦП.

D3 защищает схему при её переполюсовке. Разности напряжений на D2 и БЭ Q4, и у аналогичных пар, устраняются параметрически или однократной калибровкой по двум точкам, а если требуется, то и дополнительно датчиком температуры во время эксплуатации.

Предельные напряжения схемы ограничиваются лишь наличием в природе соответствующих компонентов. Для NPN и PNP это 500 В — например, STR1550/STR2550.

Plain, спасибо за разъяснения, но обозначения элементов не совпадает с вашей картинкой. Если несложно, поправьте.

https://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1537175

Сделал схему в микрокапе. Ставим 12В на аккумуляторе V1, результат похож на ранее тут приводимый. Если ставим V2 = +36V - уже что-то не то, при +48В - результат аналогичный +36В. Т.е. задача у меня сделать диапазон входа от +12В до +60В на одной и той же схеме. Нужно наверное строить самому вольт-амперные характеристики транзистора(в даташите их почему-то нет в полном виде) и см. в какой рабочей точке находимся...

Во-первых, управляющий ток, создаваемый R4, начинает забирать подтяжка R3 и схема просто не доходит до насыщения — уменьшить R4 на порядок.

Во-вторых, измерительный ток, создаваемый R1, оказывается в те же пять раз больше, как и желаемое Вами увеличенное максимальное напряжение, и, при том же номинале R2, напряжение на нём оказывается в те же пять раз больше диапазона АЦП — увеличить R1 в пять раз, т.е. до 24 кОм.

P.S. К моей схеме ещё небольшая добавка — R2 может быть один для всех пяти эмиттеров. И реально это транзисторы MMBT5551/MMBTA42 и MMBT5401/MMBTA92.

Да, так значительно лучше. Результаты для разных напряжений отличаются по погрешности, но это видимо уже нужно будет или в контроллере учитывать, или в схеме что-то добавлять, хотя разность погрешности между 12В и 60В в районе 1%. При измерении 12В - она составляет порядка 1.5%, при 60В - 2.5%. Но это первые замеры, вероятно реально погрешность будет отличаться в бОльшую сторону.
Насчёт резистора общего для всех эмиттеров - спасибо.

Но остаётся проблема... если подключать минусовой вход не на "+" предыдущего аккумулятора, а на землю(т.е. допустим меряем напряжение на 1-мо аккумуляторе в батарее или всего есть только 1 аккумулятор), то результат отличается значительно: вместо 12 получаем 9В в итоге, причём по фронтам большие всплески до 11.6В и стабилизируется на 9В . И в вашей схеме тоже первый каскад(слева направо) отличается от остальных. Т.е. в этом случае нельзя просто так включить минусовой вход куда угодно...

Сейчас скину осциллограммы.
Первые 2 картинки - это для схемы что тут видна справа, т.е. с землей на минусовом входе.
Вторые 2 картинки осциллограмм - это когда минусовой вход вешается на "+" предыдущего аккумулятора.

Нижний или единственный аккумулятор естественно измеряется простым делителем, верхний резистор которого подключается обычным ключом.

Почему вообще требуются относительно низкоомные делители и их коммутировать — я уже говорил ранее, по причине низкого входного сопротивления АЦП МК, чтобы не разряжать аккумуляторы, ну и чтобы уменьшить влияние утечек компонентов при высокой окружающей температуре.

Т.е. получается без джамперов не обойтись...

Уверен, не только я не понимаю, почему и о чём вообще речь.

Politeh, я не просто так возрадовался более сложной схеме с ОУ... - обратите внимание - графики Out1 (простой резисторный делитель) и Out2,Out3 - АБСОЛЮТНО идентичны....
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Входы должны быть универсальными, чтобы можно было накидывать на любой аккумулятор без джамперов. А так получается, что при включении входа к 1-му(или одному) аккумулятору нужно менять цепь, т.е. ставить джампер и т.д.



Да вроде та же проблема....
Представьте у вас есть контроллер измерительный, у него 4 входа(по 2 контакта на вход: "+" и "-") ... и каждый из входов должен иметь возможность быть подключенным к любому аккумулятору или батареи из аккумуляторов...

В моей схеме число входов равно числу аккумуляторов, их нумерация всегда одна и та же, последовательная, однозначная и никаких перекоммутаций не требуется. Уверен, это бы устроило и 99,(9)% других пользователей.

Если входы равнозначны, то, во-первых, они потребуются дифференциальные, соответственно потребуется вдвое больше элементов защиты, и, наконец, после отбалдового подключения к произвольным аккумуляторам батареи обслуживающему персоналу всё равно потребуется их конкретно пронумеровать — наверное через терминал на смартфоне, ну или теми же перемычками.

Politeh, Вы о чём думаете вообще????
У контроллера есть информация о напряжении на КАЖДОМ аккумуляторе...Что ещё Вам надо? Складывать и вычитать эти напряжения и есть задача контроллера и программного обеспечения.... Джамперы-то Вам уже зачем????

А если нужно померить несколько одиночных аккумуляторов?



См чуть выше. Ну т.е. каналы неравнозначные получаются.

Видимо придётся вернуться к ОУ, например INA146 и решать задачу коммутации 60В на входе, чтобы не ставить на каждый канал такой ОУ с его обвеской.

Это только что поступившая, абсолютно новая информация. На 9-й странице темы.

Переделать мою схему в дифференциальную можно добавкой диода катодом к катоду D2 и анодом к источнику +5 В — тогда этот диод будет перехватывать заземлённый D2 в случаях измерений нижних аккумуляторов. Если МК и на этот раз не в курсе, что он делает, зачем и почему, то сообщить ему об изменении диапазона измерения можно посредством ключа с +5 В на PNP, управляемого током всех этих дополнительных диодов и замыкаемого на время измерения.

Да, решение с доп. диодом работает, т.е. результат на 5В меньше показывает. Спасибо!!!
Завтра скину результаты.

Но ещё подумаем по какому пути пойдём. Руководство упомянуло двухполярный вариант, чтобы можно было подключать дифф. вход не задумываясь где "+" и "-". Но это наверное трудно
осуществимо без ОУ. Единственное что сходу напрашивается, это если попробовать "инвертировать" такую же схему с помощью NPN транзистора и подключить параллельно текущей схеме + какие-то защитные цепи для коммутации при обратной полярности... Это гипотеза.
Завтра продолжу.
Всем большое спасибо! За неточность в формулировке ТЗ прошу прощения.

А вариант на High-Linearity Analog Optocouplers ( HCNR200, например ) не рассматривали ?
https://www.broadcom.com/products/optocoupl...-analog/hcnr200

В розницу 90 р. стоят
http://www.platan.ru/shop/part/HCNR201-500E.html

Предложение хорошее, но наверное нужны будут поправки по температуре, а для нынешней схемы их можно и не вносить. Но зато на этой оптопаре можно сделать изолированный вариант.Рассмотрим. Спасибо.

Вот результаты измерения с подтяжкой 5В через диод. Здесь измерение 12В, но на 60В тоже работает. Т.е. к результату нужно ещё прибавить 5В.

Но есть ещё один нюанс. При измерении нужно чтобы измерительная плата и батарея имели общий минус. Получается его нужно отдельно заводить, если плата запитывается не от батареи, а от отдельного блока питания. Чтобы автоматизировать эту процедуру, нужно коммутировать минус аккумулятора с минусом платы(транзистор Q3 на схеме, для примера, не окончательный вариант) когда меряется один аккумулятор в отдельности. И нужно размыкать минус аккумулятора от минуса платы когда минусовой вход подключается к плюсу предыдущего аккумулятора.
Стоит ли связываться с такой коммутацией, и насколько это сложно? Ведь если мерить последний аккумулятор в цепи батареи, то цепь должна успеть разомкнуть минус платы на котором может оказаться 48В.... Не окажется ли такая коммутирующая цепочка слишком громоздкой?

Спасибо.

Ну вообще приплыли, теперь и общий провод куда-то сгинул за ненадобностью, не иначе руководство упразднило. А синфазное напряжение тогда какое? Мне в общем-то всё равно, не удивлюсь и 10 кВ.

В общем ситуация меняется. Если неизолированный вариант не позволяет вот так вот смело накинуть на аккумуляторы измерительные клеммы, то будем делать изолированный вариант.
Я извиняюсь за такие повороты, но т.к. в аналоговую схемотехнику, а тем более измерительную, залажу редко, то вот такие последствия.

Если делать изолированный канал, то тем более встает вопрос цены. Тут встаёт вопрос возможности коммутации каналов между собой. В этой ветке уже немного обсуждался этот вопрос и было высказано мнение, что это тоже непросто и опасно. Если кто сталкивался с такой проблемой - буду рад выслушать.
Благодарю.

Возможен вот такой вариант с контроллером, но перед контроллером поставить обсуждаемую выше схему, а не просто резисторный делитель....
Падение на диодах придётся вносить в контроллере, но оно тут наверное небольшое, так как токи маленькие.
Ещё вместо транзисторов наверное можно использовать твердотельные реле, вроде https://www.digikey.com/product-detail/en/t...LETR-ND/4562829 , только напряжение побольше взять, но это значительно дороже и габариты больше. Хотя тут вокруг транзисторов тоже обвязка будет для нормальной работы.

Кажется мне, что Вы плохо себе представляете, что нужно, и что Вы хотите.
Все у Вас меняется... Копеечный ПИК с копеечной развязкой на каждый аккумулятор я Вам уже предлагала с самого начала.

Tanya, Ваше решение - самое правильное со всех точек зрения...
Просто, похоже, мы здесь имеем дело с полной некомпетентностью...

Да, естественно это ваш вариант.
Мы ещё в поиске решения и рассматриваем разные варианты.



Я на компетентность в аналоговой схемотехнике не претендую, т.к. редко сталкиваюсь с такими задачами.