Mäta spänningen i LiPo celler med mikrokontroller

[Mavwin]

Hej.

Undrar om någon har använt en mikrokontroller för att läsa av de enskilda cellernas spänning i en LiPo ack?
Cellerna ligger i serie vilket gör att på en 3-cells ack så blir det t ex 4.0V, 8.0V, 12.0V.

Hade varit lättare spänningen hade varit <5V hela tiden.

Nån som har ett förslag på hur man kan lösa detta med att spänningen är >5V?

Jag vet hur jag använder ADC i PIC och skriver till LCD så länge det rör sig om 5V eller mindre.

Hälsningar
Magnus

[squiz3r]

Jodå, jag har gjort detta några gånger. Det är inget problem alls att spänningen är mer än 5v, lägg det bara genom en spänningsdelare.

ex:

Batteri +
|
[] 100kohm
|
------> ADC
|
[] 100kohm
|
GND

Inte för att jag är ett dugg bra på ascii-art, men du fattar nog iden. Om båda motstånden har samma resistans så kommer du ju få halva spänningen från batteriet. (Sedan får du ju då multiplicera med två i mjukvaran)

[Mavwin]

Ok, men då blir det 6,3 V som mest och det är inte så bra. Kanske man ska göra en spänningsdelare som tar ner det 3ggr och sedan multiplicera det i mjukvaran sen.

Tack för svaret!

Magnus

[MicaelKarlsson]

"Kanske man ska göra en spänningsdelare som tar ner det 3ggr"

Låter ju som en god idé. Men du kanske vill ha lite säkerhetsmarginal ifall batteriet kan lämna lite mer än 12.0V.

[Mavwin]

Tror att varje cell max kan vara 4,2V och totalt då 12,6V.
Skapar man en spänningsdelare som tar ner spänningen 3ggr skulle det teoretiskt fungera med 15V/3 = 5V.

Vet inte om man behöver skydda sig mer.

Har varit borta från elektroniken i över 5 år och det tar ett tag att snappa upp det igen. =)

[MicaelKarlsson]

Borde ju räcka.

[squiz3r]

Jo, exakt. Ett LiPo får absolut inte gå över 4,2v/cell, så det ska räcka med en 1:3 spänningsdelare. (Det är ju bara att sätta resistorn "där uppe" till dubbla resistansen mot den "där nere")

Nu kom jag helt plötsligt på att ADC'n i en PIC vill nog inte ha större resistans än 2,5Kohm på ingången (beror på hur länge man låter ADC'n ladda upp sin kondensator när man mäter). Så då kanske man skulle köra med 1 spänningsdelare med två stycken 2,5kohm resistorer och en med en 2,5kohm "där uppe" samt en 1,25kohm "där nere". Då bör det blir rätt.

I så fall får du en läckström genom spänningsdelaren på 3,2mA, så det fungerar ju inte om det är något som ska hålla väldigt länge utan laddning men annars bör det ju inte vara några problem.

[Mavwin]

Jag hade tänkt att använda denna LiPo mätare för att kolla mina ackar efter flygning på fältet så den kommer endast att vara igång en kortare stund åt gången.
Finns färdiga att köpa för 80 kr från hongkong som använder sig av 3st 7-seg.

Men det är roligare att bygga sin egen med 2x16 LCD samt en PIC18F458.
Samplade lite från Microchip för några år sedan och försöker hitta på nåt kul med dessa kretsar.

[squiz3r]

Billigare än 80kr kommer du inte undan (fast, om man samplar kan man ju klara sig med skjortan i behåll ) men visst är det mycket roligare att bygga själv!! Synd bara att man inte har tid att bygga allt man vill

[jesse]

Du bör ha 100k eller så på dina spänningsdelare (låga motstånd drar för mycket ström!) och sedan buffra med en OP-förstärkare till ADC-ingången. Kombinera dina spänningsdelare med en 100nF keramisk kondensator så får du ett lågpassfilter som filtrerar bort störningar och transienter. Om din PIC klarar av differentiell spänningsmätning så bör du dela alla tre spänningarna med 3.4 och sedan använda en spänningsreferens på 1.25 volt - då får du bäst upplösning i resultatet. Denna koppling måste kalibreras mot en yttre spänning på t.ex. 4.096 volt. Det kräver lite matematik på mjukvarunivå, men är inget problem med vanlig assembler och 16-bitars operationer. Jag har gjort så med AVR vilket fungerar bra.

[Marta]

Gör det inte svårareän det är. Där krävs ingen buffring. Enda orsaken till att blanda in OP's i detta sammanhang är att göra en diffingång som kan ge fullt sving på ADC för bästa upplösning. Annars är det bara till att direktansluta en spänningsdelare samt sätta en avkoppling på ADC ingång. Denna konding är viktig för att minimera diverse möjliga störkällor. Spänningsdelarens förbrukning är försumbar.

Till PIC rekommenderas helst inte mera än 2.5k impedans till det som driver ADC och max 10k, sedan påverkas avläsningen i mesta laget. Kondingen förbättrar läget lite. Förutsatt att översidan i delaren är "hård" (det är den om det är ett LiPo) så är det delarens grenar parallellkopplade som räknas som dess impedans.

Ev. skydd kan vara en diod mellan ingångarna och Vcc så att ingången inte kan börja fungera som matningsström till PIC, det är inte så bra om detta händer. Fast med 2k5 impedans så kommer strömmen ändå aldrig över ett par mA och det bör inte vara några problem.

[sodjan]

Notera också att skrivningen om ingångs-imp till ADC'n delvis har med att
göra att Microchip vill garantera att man klarar de timing gränser som
de även har satt upp. Det är även för att klara att ligga inom +/- en
halv LSB, det är kanske inte säkert att du har det kravet. Du kan ju
enkelt labba lite med t.ex längre "acquisition time" så får du se. Det
skulle inte förvåna om du får helt acceptabla resultat även med
en spänningsdelare i 100 k området.

Sedan när det gäller om spänningsdelaren ska vara 1:2 eller något annat
så är det inte så där självklart. Om ADC gav ett resultat som var direkt
i mV eller liknande, så skulle t.ex en spänningsdelare om 1:3 kunna vara
enklare eftersom det då blir en multiplikation med 4 vilket är mycket
enklare än en med 3. Men så enkelt är det inte. ADC'n ger ett värde
som är uppdelat på 1024'de delar av referensspänningen. Jag skulle
räkna lite fram och tillbaka på spänningsdelaren så att resultatet från
ADC'n på något sätt blir en jämt potens av 2 av "volt". Det gör det
enklare att konvertera till ett värde för en display senare.

[Mavwin]

Applikationen är inte så kritisk att jag måste ha en hög noggrannhet. Jag vill veta på ett ungefär hur mycket spänning jag har kvar i cellerna.

Idag lär det inte bli så mycket gjort eftersom ett barn är sjukt och då har man två stycken att ta hand om när hon inte är på dagis:?