Batterimonitor till segelbåten (Strömmätare över shunt)

[xxargs]

Och överfört på mitt fall så menar du på absolutvärdeskretsen? Nu har jag faktiskt en TL072 där. Du menar att jag borde ha 2xTL071 och justera offset på dessa individuellt?

(så detta lite sent...)

Jepp - absolutvärdeskretsen och några typer av instrument-likriktare ser likadan i kopplingen - och en likriktarbrygga är ju inget annat än en absolutvärdes-krets

Det är när du kör mycket svaga nivåerna som felen blir stora pga. obalans medans för det starkare signalerna har det i det närmaste ingen betydelse

Ett sätt att kolla kopplingen är att köra svag växelström (via konding) och sedan titta på utgången på den likriktade envelopen med ett oscilloskop och när varannan halvperiod avviker från grannperioden före och efter i amplitud så har man nått den olinjära/obalanserade området i mätlikriktaren. Detta kan ske i området 10 -100 mV och mycket lägre för bättre trimmade OP-ampar. Jagar man i mA området på sin strömshunt så är sådana detaljer helt plötsligt väldigt viktiga...

[AndersG]

Ett sätt att kolla kopplingen är att köra svag växelström (via konding)

Det gjorde jag faktiskt, men testade aldrig med riktigt svag spänning. Skall ta och kolla och inte har det ngn större betydelse om man har två TL071or i stället för en TL072 (Plus två cermetpottar).

Som jag mätt upp kretsen så är den faktiskt väldigt linjär, även vid små spänningar, men det kan ju vara rena turen.

[AndersG]

Schema -Analoga delen:


Det är ju det som är det intressanta. Har valt en low-side shunt, eftersom jag ej har några problem att lägga den där och jag då slipper en massa problem.

I schemat är shunten 0,05ohm, men om man tar en 0,005 så får man i stället fullskaleutslag vid 120A och har då 6V ut. Komparatorn i LM331 klarar VCC-2 så då har jag en 1V marginal.

Motstånden på ingången är jag litet kluven till eftersom de är en möjlig felkälla, men de kan behövas för filtreringen. Kondingarna kan ev göras större oxå.

Alla motstånd skall vara 1% och metallfilm. Det har jag dock inte i testkretsen. Tänkte beställa hem då jag vet vilka värden jag behöver.

Edit: Om man är stadd vid kassa kan man ju använda TL05x, eller OP7 som är pinkompatibla.

[AndersG]

Det är när du kör mycket svaga nivåerna som felen blir stora pga. obalans medans för det starkare signalerna har det i det närmaste ingen betydelse

Du har rätt. Obalansen är betydande. Skall byta ut 072an mot två 071or och påta dit två trimmers.

Tur att detta inte är ngt som skall serieproduceras En pryl med femtioelva trimpunkter Undrar hur mycket man vinner om man använder tex OP7or?

[Anonym2]

Hej

Jag sitter och knåpar lite på en batterimonitor till en mindre segelbåt. Eftersom båten i fråga inte kommer spendera mer än kanske ett dygn till havs utan extern laddning så försöker jag hålla det enkelt.

Jag hade tänkt mig följande:



En avr känner av spänningen från Max4070, och räknar ut strömen och integrerar den. Sedan presenterar den aktuell laddningsgrad i batteriet på en LCD. Har jag förstått det hela rätt om jag kopplar på detta sätt?

Eftersom Max4070 presenterar stömen som GND -> 2.5v <- Vcc så behöver matningsspänningen på säg 5v vara jätteprecis. Tidigare har jag alltid använt intern referens på typ 2.52v, men nu vill jag använda Vcc som referens. Jag misstänker att en DC-DC omvandlare på kjell o co inte håller måttet. Finns det någon krets som gör jobbet? lasten är ju inte så jättestor misstänker jag, kanske 25mA med backlight

Förlåt om jag Highjackar dena tråd, tvekade lite.

//Alexander

[AndersG]

En avr känner av spänningen från Max4070, och räknar ut strömen och integrerar den. Sedan presenterar den aktuell laddningsgrad i batteriet på en LCD. Har jag förstått det hela rätt om jag kopplar på detta sätt?

Om du kollar tillbaka här så hittar du ett par som gjort på just detta sätt. Tex här:http://elektronikforumet.com/forum/view ... hp?t=27319

Kolla även in elektors sommarnummer, där finns en liknande krets som dock bara klarar att mäta urladdning.

Eftersom Max4070 presenterar stömen som GND -> 2.5v <- Vcc så behöver matningsspänningen på säg 5v vara jätteprecis. Tidigare har jag alltid använt intern referens på typ 2.52v, men nu vill jag använda Vcc som referens. Jag misstänker att en DC-DC omvandlare på kjell o co inte håller måttet. Finns det någon krets som gör jobbet? lasten är ju inte så jättestor misstänker jag, kanske 25mA med backlight

Dessutom måste du ha en AVR med typ 16 bitars DAC för att få en bra noggrannhet eftersom en bit faller bort för tecken. Du bör även sampla ofta. Varför vill du använda Vcc som referens och inte tex en extern Vref till din processor?

[JockeE]

Har jag förstått det hela rätt om jag kopplar på detta sätt?

I schemat är shuntmotståndet kortslutet, vilket gör att det hela kommer att fungera väldigt dåligt
Shunten måste ligga i serie med lasten.

[xxargs]

Det är när du kör mycket svaga nivåerna som felen blir stora pga. obalans medans för det starkare signalerna har det i det närmaste ingen betydelse

Du har rätt. Obalansen är betydande. Skall byta ut 072an mot två 071or och påta dit två trimmers.

Tur att detta inte är ngt som skall serieproduceras En pryl med femtioelva trimpunkter Undrar hur mycket man vinner om man använder tex OP7or?

Just den här 'effekten' var en av de mer svidande 'läxorna' jag lärde mig som nybörjarkonstruktör på slutet av 80-talet då likriktaren skulle handha audiofrekvenser från 200 mV och nedåt - och resulterande signal in på AD och slås upp i en dB-tabell - detta gick utmärkt i prototyperna men inte när det producerades och inmatat dB värde och uppslaget värde var inte ens i närheten av varandra och krökte sig åt olika håll mellan exemplaren...

som bekant så fins det alltid två konstruktionsavdelningar när det gäller framtagning och produktion av produkt, det ena är som det står på dörren - konstruktionsavdelning, den andra heter inköpsavdelning... där en motorola OP-amp som användes i prototyperna kan bytas till en goldstar-variant med samma betekning bara för att den är 3:- billigare och utan hänsyn till vad som stod i BOM-lista

---

Det är offseten på ingångarna du får titta på och välja modeller med så liten sådan som möjligt - annars är det trimpot på balansingångarna som gäller...

[AndersG]

Det är offseten på ingångarna du får titta på och välja modeller med så liten sådan som möjligt - annars är det trimpot på balansingångarna som gäller...

TL07x har 30mV max
TL05x har 4,5mV max
OP07 har 150uV max

Om jag antar att jag vill mäta ned till 12mA (dvs ett mätområde på 1000) så får jag 12mA x 0,05 ohm = 0,6mV. Jag har 10x förstärkning i instrumentförstärkaren och har således 6mV in till absolutkretsen. Då borde det maximala felet av en ojusterad offset på tre opampar bli 3x0,15mV =0,45mV. Eller 0,45/6=7,5%. Eller, hm, eftersom två är i "parallell", i absolutbeloppskretsen så blir det kanske 0,3/6= 5%, vilket även blir det maximala felet mellan laddning/urladdning.

Dessutom borde man ha flervarvstrimmers för offseten..

Har eg kommit så långt jag kan nu med breadboard. "Råttboet" plockar helt enkelt upp för mycket störningar. Tid att löda ihop det hela på experimentplatta och fortsätta. Måste få iväg en beställning på metallfilmsmotstånd på måndag.

[Anonym2]

Hej

Det blev lite tokigt på ritningen, med shunten. Jag hade nog misstörstått funktionen på Max4070-kretsen. Jag har läst lite datablad, och tror jag kommit på hur jag ska göra.

En shunt på 30A, 60mV, och en Max4071 med 1.5v som Vref, och gain 50v/v. Det ger att om jag kan mäta med 1024steg i upplösningen(10bit?) så kommer jag att vid 10A i ena riktingen hamna på 2500mV till ADCn, och 15A i andra riktningen hamna på 0mV till ADCN. Detta gör att jag kan använda AVR-kretsens interna referensspänning(2.56v). Då får jag i och för sig upplösning i 25mA(om jag har räknat rätt).

Om jag inte gör en tanke-vurpa så betyder det att om jag hamnar i extremfallet 25mA för mycket i mätningen så blir det efter ca 10dygn på urladdning att jag har 25mA x 24h x 10dygn = 6Ah fel(10% av batt.kapaciteten). Det är en ok siffra för applikationen.

Kan detta låta rimligt?


//Alexander

[AndersG]

Om du har ett sving på 25A och 1024 steg så blir upplösningen 25mA, ja

[PeterH]

Ranstam, det kan nog vara lämpligt för dig att starta en egen tråd om just din batterimonitor så du inte hackar upp Anders tråd... Om inte du Anders tycker det är okej med en blandtråd förståss? Tror det kan bli svårt att följa utvecklingen för just Anders lösning annars...

/PeterH

[xxargs]

"Om jag inte gör en tanke-vurpa så betyder det att om jag hamnar i extremfallet 25mA för mycket i mätningen så blir det efter ca 10dygn på urladdning att jag har 25mA x 24h x 10dygn = 6Ah fel(10% av batt.kapaciteten"


//Alexander

Ovanstående är en bra redovisning varför det är svårt att göra Ah-mätare med långtidsnogranhet då även små mätfel blir väldigt stora belopp även efter ganska kort tid.

Max4071 är en High-side mätare och med dess begränsade CMRR, speciellt för snabba svängningar, så kommer mätresultet också påverkas när matningsspänningen åker upp och ned (10.8 - 14.4 Volt) och den delen kommer att göra den praktiska nogranheten betydlig lägre.

Om man har PIC/AVR och är smart att också mäta batterispänningen samtidigt som man räknar ström så kan man förmodligen med korrigeringskonstanter ta bort mycket av dom här felen, gör man det också adaptivt med återförande av värden och justering av konstanter så kan precisionen öka allt efter tiden man använder utrustning och 'rättar' den.

tex långtidsdriften vid 'noll ström' eller tex. underhållsladdning med solpanel och spänningen har varait ~13.8 Volt en längre tid så kan kapaciteten antas 100% etc. etc. - mycket att pilla med algoritmässigt om man vill...

[AndersG]

Ranstam, det kan nog vara lämpligt för dig att starta en egen tråd om just din batterimonitor så du inte hackar upp Anders tråd... Om inte du Anders tycker det är okej med en blandtråd förståss? Tror det kan bli svårt att följa utvecklingen för just Anders lösning annars.

Jo, vid närmare eftertanke så skulle kanske en separat tråd vara enklare.

Ovanstående är en bra redovisning varför det är svårt att göra Ah-mätare med långtidsnogranhet då även små mätfel blir väldigt stora belopp även efter ganska kort tid.

Kollar man på kommersiella mätare så har tex en Trimetric ett område från 10mA till 250A med 1% noggrannhet angiven. Jag får en känsla av att de flesta "färdiga" ICn är konstruerade för övervakning av prylar där såväl laddning som urladdning faller inom ett relativt snävt intervall.

Å andra sidan skulle det vara kul att sätta sig ned över ett par öl med konstruktörerna av dessa kommersiella enheter

Edit:
Skammens rodnad färgar mina kinder då jag inser att det är jag som kapat ankans tråd VAd tycker du? Skall jag förtsätta där eller här?

[ankan]

AndersG:

Du får fortsätta kapa min tråd. Jag ligger mest här och ser hur det går för dig eftersom jag inte har tid att labba i dagsläget.
Om jag får, kopierar jag gärna din konstruktion sedan. Jag har en känsla av att den kommer bli tillräckligt nogran.

Som jag tog upp sedan så kan man ju alltid nollställa den vi fulladdat, vilket de flesta komersiella gör.

Fortsätt du Anders, jag ser fram emot att se din konstruktion.