Измерение тока и напряжения
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Сб, 10/11/2018 - 22:04
Добрый вечер.
Нужно измерять напряжение на соединенных последовательно аккумуляторных батареях (12V DC) с помощью Arduino. Если напряжение до 5V - там понятно, просто аналоговый вход. Если больше - нужен делитель. Если напряжений несколько и при подключении даже через делители нескольких батарей к микроконтроллеру получается короткое замыкание так как если 1й АКБ подключен через делитель на А0, второй на А1 - получается что клеммы 1го АКБ соединены землями делителей на GND микроконтроллера. Каким образом измерить напряжения? Мотать трансформаторы для гальванической развязки научиться можно, но что будет на их выходе при постоянном токе и сколько витков должно быть в обмотке АКБ для того чтобы АКБ не разряжался в эту обмотку вхолостую - не понимаю.
Вариант с последовательным замером напряжений через 2-полюсные реле, управляемые с цифровых выводов, которые будут по очереди замыкать каждый из АКБ на делитель - не предлагать.
Сюда же второй вопрос. Датчики тока для Arduino, основанные на эффекте Холла, в продаже на 5, 10, 20 ампер. У меня предельный возможный (теоретически) ток равен 30А, как его измерить? Понятно что в основном он не превышает треть от этого значения, но не хотелось бы спалить схему если ток достигнет максимально возможного значения, запас нужен.
Снимать напряжение с шунта последовательно с нагрузкой, кажется, вариант плохой - шунт меньше 1 ома у меня не получится, а при полной нагрузке и теоретическом токе 30 А все напряжение должно будет падать на шунте по закону Ома, до нагрузки не дойдет? Получается что это потери или я чего-то совсем не понимаю. Если так то нужен трансформатор тока типа TA21B11, на вторичке шунт, с него снимать через делитель на аналоговый вход - так сработает? Стоимость трансформатора тока нужого диапазона сравнима с датчиком на эффекте Холла, но позволяет измерять бОльшие токи.
Вообщем, что посоветуете для решения поставленной задачи?
http://arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/izmerenie-napryazheniya-11-ak...
Добрый вечер.
Мотать трансформаторы для гальванической развязки научиться можно, но что будет на их выходе при постоянном токе и сколько витков должно быть в обмотке АКБ для того чтобы АКБ не разряжался в эту обмотку
постоянный ток не трансформируется
> постоянный ток не трансформируется
ну я это предполагал.
Так, с напряжением более-менее понятно. Измеряется не напряжение каждого аккумулятора, а напряжение между плюсом очередного АКБ и землей, при этом для каждого делитель разный, получать это все с A0, A1 и так далее, умножать на черт знает что потому что делители разные и параметры деталей могут быть не идеальными, потом находятся разности уже программно.
Либо PCF8591 - как раз 4 аналоговых входа, для 3-4 аккумуляторов достаточно. При этом напряжение не выше Vdd+0.5, потому все равно подключать придется через делители со всеми вытекающими, да и не понятно что будет с I2C если Arduino будет питаться от +5V а PCF8591 от +12... мне логика подсказывает что так делать нельзя.
А что с током?
https://www.chipdip.ru/product/75ship1-30-0.5
http://www.ti.com/product/INA213 есть такие же но i2c интерфейсом.
Замыкания делителей не будет, так как входное сопротивление АЦП большое и через него ничего не замкнётся.
Так, с напряжением более-менее понятно. Измеряется не напряжение каждого аккумулятора, а напряжение между плюсом очередного АКБ и землей, при этом для каждого делитель разный, получать это все с A0, A1 и так далее, умножать на черт знает что потому что делители разные и параметры деталей могут быть не идеальными, потом находятся разности уже программно.
А что с током?
С напряжениями особых проблем не должно быть, если за милливольтами не гнаться. Для каждого делителя один раз подобрать коэффициенты , и забыть.
А для токов есть модули с холлом и на 30 и на 100 А.
Это уже интересно. Шунт с сопротивлением 0.0025 Ома, только напряжение 0.075 вольт и ниже измерить нормально не получится, не верю я в такую точность и наводки ловить не хочу, но мысль понял - поискать более подходящий шунт который будет на 30А выдавать что-то порядка 2.5V (как раз двойной запас) т.е. что-то около 0.08 Ом. К сожалению, там же вижу максимум 0.015 Ом (75ШИП1-5-0.5, Шунт 5А 75мВ) что даст на 30А всего 0.45V.
пардоньте, а накуя вы на левой схеме соединили АКБ с землей? А что раасчитать нижний делитель на 12 В, а второй на 24 низзя?
и потом исходя из замеров провести нужные вычисления
Соединил потому что искал способ как измерить напряжение между 2 точками, а Arduino позволяет измерить только напряжение относительно GND.
Короче, правая схема выбрасывается туда же куда и левая, я как раз редактировал предыдущий пост после того как в EWB симуляцию сделал. А то что токи уравнять не помешало бы это идея хорошая, так я взял сумму плеч 20к но сделаю их все таки разными
Кто знает, Arduino чувствительны к подаче напряжения на аналоговый вход выше чем 5V? 12V на аналоговом входе при напряжении питания 5 или 7.5 его спалит?
Заметте, следом за шунтом шла микросхема для шунта для поднятия напряжения до приемлемого ацп. Наводок при таком сопротивлении шунта не бывает. Это стандартная схема точного измерения больших токов по высокой стороне.
Ну я видел схемы на 100500 радиодеталей, пару каскадов усиливающих транзисторов и так далее, геморно это все. Можно же достать шунт, на выходе которого будет сниматься в чистом виде напряжение приемлемого уровня? Или таких шунтов в природе нет? Я подозреваю что мне в основном необходимо будет измерять ток порядка 2-10А, 30А это максимально возможный уровень при котором это все вырубится независящим от моих самоделок устройством защиты. 75ШИП1-5-0.5 на 30А даст 0.45V, а реально там будет измеряться 0.03 - 0.15V а это маловато. Если нужных шунтов нет, можно попробовать самому сделать из толстой медной проволоки и вспомнить формулу из школьного учебника где сопротивление зависит от длины и поперечного сечения, только мультиметром китайского производства в сопротивления меньше 1 Ома на экране я никогда не поверю и такой шунт нужно будет экспериментально гонять разными токами, провести прямую и определить наклон... благо была где-то 12V лампочка, поджигающая бумагу (не помню сколько там ватт). Хотя ток я буду измерять все тем же китайским мультиметром...
С делителем для измерения напряжений вопрос решил, окончательная схема такая. Кто разбирается в делителях - покритикуйте. Срач мегаом против килоом читал, вроде как нет смысла увеличивать сопротивления. Сначала хотел поднять напряжения 1го и 2го аналогового входа поближе к уровню 5V, но потом вспомнил что это делать не стоит если вдруг по какой-либо причине на входе окажется вольт так 40, делитель считался для этого значения. Фиг знает как быстро сгорает аналоговый вход Arduino, лучше не рисковать. Хотя 40 там не будет, но 20 очень даже может быть, сам видел.
30A*5B=150Вт. Столько будет рассеиваться на шунте дающим нормальное напряжение на АЦП. Иногда надо думать головой. Нижнее сопротивление делителя должно быть не более 10к. Это прописано в даташите на АЦП. Отсюда расчитывается делитель. Микросхема INA для шута имеет в обвязке одно(!) сопротивление с которого собственно и снимается напряжение для АЦП. Можно взять INA119. На неё есть шилды ардуино. Связь по i2c . Работает до 26 вольт но зато измеряет ток и напряжение на высокой стороне. Соответственно мощность. Вообще можно подобрать подлюбые задачи здесь http://www.ti.com/amplifier-circuit/current-sense/analog-output/products.html
Вы хотите сказать что в делителе нижнее плечо должно быть ровно 10к, брать допустимое максимальное для уменьшения тока? Тогда это получается 10к + 75к = 85к, на 1й делитель в норме будет идти 0.16mА, на 2й 0.33mА а на третий 0.49mА. Итого получается что с первой батареи грубо говоря отбирается без полезной нагрузки, только на измерение, 0.16 + 0.33/2 + 0.49/3 = 0.49 mA, со второй 0.16 + 0.16 = 0.33 mA а с третьей 0.16 mA всего. Мне такая неравномерность не нравится, не приведет это к сокращению ресурса той батареи, с которой суммарно будет забираться больше? У меня и так по опыту одна из клемм всей системы (либо плюсовая, либо минусовая, не помню надо смотреть) окислялась и приваривалась к клемме АКБ. Или это все не существенно?
По току понял, одним шунтом не отделаешься.
А, еще момент. Ток может быть как заряда так и разряда, это все двуполярное надо искать.
Я сказал что резистор нижнего плеча должен быть не больше 10к. Если больше то растёт ошибка измерений, но если это устраивает - нет проблем. Хоть 100к ставте, но проверяйте что измерилось и учитывайте ошибку.
Забавно читать рассуждения о токе делителя при рабочих токах 30А. Батарея токи на 5 порядков меньше рабочих даже не заметит.
По сылке, которую я давал, есть много микросхем усилителей тока шунтов. Есть те, которые работают с любой полярностью тока. Выбирайте по вашим требованиям. Есть параметрический выбор и всегда в чипе дипе можно проверить стоимость и срок поставки.
1 Отдельный делитель на каждый выход, и калибровка.
2 По сравнению с 30А - токи делителей ничтожны и никакого влияния не окажут
3 Неважно насколько входное напряжение превысит допустимое входное ардуино. Важно, чтобы ток делителя при этом не превышал 10-20 мА. На входах есть защитные диоды.
4 Искать в счетчиках трансформаторы постоянного тока - верх самонадеянности. Их не существует.
Рабочий ток 2-10А, 30 это предельный максимум которого возможно что никогда не будет.
Батареи будут подключены к нагрузке не все время, а вот измеритель - все время. При отсутствии нагрузки быстрый саморазряд в измеритель - вариант плохой. Но кажется так что при 10к на нижнем плече ток будет порядка 1 mA, батарея емкостью 7Ач будет таким током разряжаться 1.5 года, потому это достаточно мало и ставить больший номинал в делитель смысла нет, видимо разные токи на разных АКБ тоже тонут в других факторах. Ток через делитель ниже 10mA, случай обрыва нижнего плеча я тут не учел но надеюсь что такого не будет.
Ну я видел трансформатор тока в цифровом счетчике, 1 виток - шунт из толстой меди, на другой стороне куча витков тонкого провода, подробностей не помню, давно дело было.
Всем спасибо, в общих чертах путь реализации уже сложился, для начала с делителями разберусь, протестирую, потом уже буду измеритель тока городить.
Однако он не трансформирует постоянный ток, а только может получить некую зависимость выходного переменного напряжения от проходящего через измерительную обмотку постоянного тока. Точность на порядок ниже датчиков холла, цена и габариты наоборот.
Согласен, зависимость там не очевидная, и вообще откалибровать такой девайс нужно будет исключительно опытным путем.
Начиналось все с того что датчик Холла - не копеечная радиодеталь, составляет существенную часть всей конструкции; не обнаружена на сколь-нибудь большой ток; как себя ведет при превышении допустимого тока - не понятно.
Выше сказали что есть модули и на 30 и даже на 100А, видимо стоит их хорошо поискать а если нет - заказать откуда-то.
Это уже интересно. Шунт с сопротивлением 0.0025 Ома, только напряжение 0.075 вольт и ниже измерить нормально не получится, не верю я в такую точность и наводки ловить не хочу, но мысль понял - поискать более подходящий шунт который будет на 30А выдавать что-то порядка 2.5V (как раз двойной запас) т.е. что-то около 0.08 Ом. К сожалению, там же вижу максимум 0.015 Ом (75ШИП1-5-0.5, Шунт 5А 75мВ) что даст на 30А всего 0.45V.
Букварь:
Шунт на 75 милливольт - пожалуй, самый распространенный вариант.