Đo điện áp và dòng điện của pin Đơn đã kết thúc hay vi sai?

Tôi đang cố gắng đo dòng điện và điện áp của pin cho dự án theo dõi / sạc pin. Tôi đã đọc tất cả về cảm biến hiện tại (bao gồm cả cảm biến bên cao và bên thấp). Và tôi đã quyết định sử dụng điện trở Shunt cho phép đo hiện tại vì chúng chính xác so với các thiết bị đo hiện tại khác. Pin của tôi sẽ là Pin Li-Ion và mức đánh giá tối đa của đế pin này sẽ là (4.3V, 40A).

Tuy nhiên, tôi bối rối về cách đo điện áp và dòng điện bằng cách sử dụng ADC, tức là liệu nó nên được đo một lần duy nhất hay khác biệt. Một bản phác thảo rất thô về mạch của tôi được đưa ra dưới đây. (ADC này sẽ được giao tiếp với một vi điều khiển)

Pin có thể được nhìn thấy kết nối với một bộ chuyển đổi buck cho mục đích sạc. Và ADC có thể được nhìn thấy là tốt.

( Xin lưu ý rằng bản phác thảo của tôi có thể không chính xác, nhưng ý tôi là tất cả những gì tôi đã viết ở đây và trong các sơ đồ )

Điều tôi nghĩ là, nếu tôi cố gắng đo điện áp và dòng điện của Pin theo cách này (hiển thị trong hình bên dưới), điện áp của tôi sẽ khác biệt (vì cực âm của pin không được nối đất trực tiếp, nên có một shunt ở giữa) vì vậy tôi phải đưa nó vào một ADC đầu vào vi sai, trong khi dòng điện sẽ được đo một cách cuối cùng, vì một chân của shunt được nối đất.

Và nếu tôi cố đo điện áp và dòng điện của Pin theo cách này (hiển thị trong hình bên dưới), điện áp của tôi sẽ bị ngắt (vì cực âm của pin được nối đất trực tiếp) và phép đo hiện tại của tôi sẽ phải được thực hiện khác ( vì shunt của tôi được đặt ở giữa nguồn cung cấp của tôi và pin).

Bây giờ, tôi không phải là chuyên gia về ADC, nhưng theo như tôi đã đọc về chúng (cũng là bảng dữ liệu của chúng), nếu một ADC có cả hai đầu vào kết thúc đơn và khác biệt, chúng ta có thể sử dụng nó như một đầu vào ADC kết thúc HOẶC chúng ta có thể sử dụng nó như là một vi sai kết thúc đầu vào ADC. Điều đó có nghĩa là chúng ta không thể sử dụng nó như là đầu vào đơn và khác biệt cùng một lúc.

Điều này mang lại cho tôi câu hỏi của tôi. Điều gì có thể là một giải pháp cho nó? Tôi có nên sử dụng 2 ADC khác nhau, một cho đầu vào cuối đơn và một cho đầu vào kết thúc khác biệt không? Hoặc tôi có thể đo cả dòng điện và điện áp một cách khác nhau và cho cả hai vào một ADC duy nhất được cấu hình như một ADC đầu vào khác biệt không? PS tôi không mong muốn sử dụng một AMP duy nhất để phân biệt, vì tôi phải đo các đại lượng này với độ chính xác cao nhất có thể, và giới thiệu AMP như vậy sẽ làm giảm độ chính xác đo lường của hệ thống của tôi.

Vì vậy, nó để lại câu hỏi, liệu tôi có thể đo cả hai đại lượng khác nhau không? như được đưa ra trong hình dưới đây, chỉ cung cấp các kết nối đo điện áp cho đầu vào '+' và '-' của ADC đầu vào vi sai kết thúc. Vì thiết bị đầu cuối âm của Pin trong trường hợp này sẽ có tiềm năng mặt đất, vì vậy nó có thể được đưa đến thiết bị đầu cuối '-' của ADC đầu vào vi sai không? (Vì tôi không có nhiều kiến ​​thức trong lĩnh vực điện tử, tôi không biết liệu điều đó có khả thi hay không, hoặc những gì tôi đang hỏi ở đây là hoàn toàn ngu ngốc)

Bạn có ý kiến ​​hữu ích sẽ được thực sự đánh giá cao,

Cảm ơn bạn.

Cảm ơn bạn.

... theo như tôi đã đọc về chúng (cũng là bảng dữ liệu của chúng), nếu một ADC có cả hai đầu vào kết thúc đơn và khác biệt, chúng ta có thể sử dụng nó như một ADC đầu vào kết thúc duy nhất HOẶC chúng ta có thể sử dụng nó làm ADC đầu vào khác biệt . Điều đó có nghĩa là chúng ta không thể sử dụng nó như là đầu vào đơn và khác biệt cùng một lúc.

Điêu nay không phải luc nao cung đung. Ví dụ, tôi đã sử dụng ADS1015 cho một vài dự án gần đây. Trên con chip này, bất cứ khi nào bạn chuyển kênh đang đọc, bạn cũng có tùy chọn để chuyển đổi giữa phép đo một đầu và phép đo vi sai. (Đây không phải là sự chứng thực của con chip này cho dự án của bạn. Chỉ là một ví dụ về con chip không có giới hạn mà bạn nghĩ là phổ biến)

Hơn nữa, ngay cả khi bạn có một thiết bị phải được định cấu hình là một đầu cuối hoặc vi sai cho tất cả các kênh cùng một lúc, không có gì ngăn bạn sử dụng mặt đất làm một trong những đầu vào cho kênh vi sai. Vì vậy, bạn chỉ có thể cấu hình nó như là khác biệt và tiếp tục với thiết kế của bạn. Điều duy nhất bạn mất là cơ hội sử dụng pin đầu vào thứ 4 cho một số mục đích khác.

Một tùy chọn khác, nếu bạn có kế hoạch sử dụng điều hòa tín hiệu bên ngoài, bạn có thể thực hiện chuyển đổi vi sai sang chuyển đổi một đầu trong mạch điều hòa tín hiệu và ADC của bạn sẽ không bao giờ biết các tín hiệu là bất cứ thứ gì ngoại trừ đầu cuối đơn. Điều này về cơ bản làm cho các bộ khuếch đại được hiển thị trong sơ đồ của bạn trở thành các thiết bị bên ngoài chứ không phải bên trong chip ADC (và thêm một số bộ lọc trong các mạng phản hồi của chúng để giảm nhiễu).

Tôi nghĩ rằng tất cả các giải pháp đề xuất của bạn là giải pháp tốt có thể.

Nếu được thực hiện đúng cách, tôi nghĩ sẽ không có vấn đề gì nhiều nếu bạn tìm kiếm một giải pháp hoàn toàn khác biệt hoặc một phần. Nhưng nói chung, các mạch vi sai ít nhạy cảm hơn với các nhiễu bên ngoài.

Đảm bảo rằng các bộ khuếch đại (vi sai) có mức tăng điện áp phù hợp để bạn sẽ sử dụng toàn bộ phạm vi của ADC.

Một vấn đề tiềm năng khác, vì bạn sẽ sử dụng bộ chuyển đổi chuyển mạch, sẽ có nhiễu chuyển đổi trên dòng điện và điện áp đo được. Sử dụng bộ lọc thông thấp giữa điện trở shunt / pin và đầu vào bộ khuếch đại có thể đủ để triệt tiêu tiếng ồn này đủ. Một số trung bình của các giá trị đo được từ ADC cũng có thể giúp và cải thiện độ chính xác.

Và kudo đã làm bài tập về nhà của bạn và bạn đã biết nhiều hơn nhiều người tìm câu trả lời trên diễn đàn này! :-)

Giá trị nào bạn đang sử dụng cho một điện trở có ý nghĩa? Rất nhiều bộ sạc / màn hình pin LiIon 4.3V sử dụng 10mOhm; ở 40A, bạn sẽ tạo ra 400mV và ghi 10mOhm * (40A) ^ 2 = 16W. Có vẻ khá lãng phí, chưa kể nó sẽ tốn kém để trả tiền cho một điện trở chính xác ở mức đánh giá đó.

Lấy một điện trở đủ nhỏ để điện áp trên nó không đáng kể; sau đó bạn có thể đo cả điện áp pin và hiện tại đã kết thúc.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Bạn cũng có thể hiệu chỉnh mức giảm trên điện trở cảm giác với VBAT '= VBAT - IBAT * RSNS.