Misurare tensioni DC fra 47V e 54V

[GioArca67]

Scusami, ma a che ti serve una misurazione talmente così precisa? Non ti bastava un semplice multimetro da banco con quelle precisioni?

In un impianto in isola con batterie LiFePo4 per ricarica EV, il problema è fermare la ricarica ad un certo livello di SOC e riprenderla ad un altro.
L'inverter non lo fa, al massimo stacca tutto, ma ci sono dei carichi prioritari che devono rimanere accesi e occorre solo staccare la macchina.

Sto quindi pensando di misurare la tensione e la corrente per determinare il SOC e agire di conseguenza su un contattore che seziona la presa dedicata alla ricarica del veicolo elettrico.

Il problema è che le LiFePO4 hanno V(SOC) molto piatta su un ampio intervallo del SOC.
Vorrei fare un sistema misto: culomb counter + V.
Poi magari misurando in campo mi accorgo che mi basta meno precisione, ma ora mi cautelo.

Mi sto orientando sul ADC ad almeno 14Bit, tanto l'accuratezza di quelli nei microcontrollori è scarsa: non ha senso allora fare tutto un marchingegno analogico di condizionamento se poi la misura è comunque scadente e dovendo metterci un altro ADC comunque allora lo prendo in modo da evitare OPAMP e riferimento che comunque non sono una passeggiata.

[edgar]

Mi sto orientando sul ADC ad almeno 14Bit

MCP3421:
3.75 SPS (18 bits)
15 SPS (16 bits)
60 SPS (14 bits)
240 SPS (12 bits)
Basta scegliere la risoluzione che si intende usare

[GioArca67]

Si lo stavo esaminando ed in effetti costa poco.
Certo mi disturba un poco dividere per 10 e poi misurare un intervallo che così com'è non necessiterebbe di compressioni, ma il rumore non dovrebbe essere un problema.
comunque sto pensando di filtrare un po' il segnale in digitale, ad es. facendo partire un timer al superamento della soglia e mediando i campioni presi, se alla fine rimango oltre la soglia do il comando, altrimenti no.
Non misuro a circuito aperto, quindi le tensioni mi variano a seconda della corrente assorbita/ceduta dalla batteria.

[GioArca67]

risoluzione richiesta (54 V - 47 V)/ 10 mV = 700 valori differenti OK

Senza precondizionamento del segnale un microC non misura fino a 50V, se devo dividere per 10 allora mi servono 1mV e non più 10mV. Se poi si riesce a traslare il tutto e riportarlo vicino lo 0 occorre comunque comprimerlo di 7/5 e di nuovo servono più valori, e siamo quasi al limite dei 10bit, se non li superiamo se vogliamo lasciare una piccola banda vicino allo 0 e 5V.
Per cui non è così immediato.

Ho apprezzato poi il suggerimento dell'ADC, e una risposta possibile e sensata infatti non è solo come l'ATMEL fa, ma anche che la porta dell'ATMEL non c'è la fa.

Quasi sicuramente mi orienterò su ESP32 per avere nativo il WiFi in un package molto compatto. Ma non c'è nel forum e questa mi sembrava la sezione più idonea.
L'ESP32 ha però gli ADC ancora più scarsi dei vari ATMEL, quindi un ADC esterno era d'obbligo.
Prima di cercare ho chiesto a chi più esperto consiglio sul condizionamento del segnale, passo essenziale per la scelta dell'ADC.

[lelerelele]

Aggiungo due osservazioni.

L'uso dello zener è da escludere a priori, sapete che si ha un drift delle tensioni di 2.2mV/°C? quindi addio alla precisione voluta.

Per ottenere una tensione stabile esistono generatori di riferimento, usati appunto allo scopo, danno però 2.5V, con la rete ad OP e le resistenze già dell'1% non so se stiamo dentro alla tolleranza della misura, ma credo che sia l'unica via, ed un ADC, pure lui stabilizzato con precisione nella tensione di alimentazione.

saluti.

[GioArca67]

mi serve una precisione di circa 10mV, ovvero devo distinguere fra 49,23V e 49,24 V.

In pratica ci stai chiedendo una precisione dello 0,02% ?

Guarda qui

Ma riuscendo a traslarlo vicino lo zero abbiamo un guadagno di circa 10 e diviene 0.01/5 =0.2% e non 0.01/50=0.02%

[MarcoD]

Ma riuscendo a traslarlo vicino lo zero abbiamo un guadagno di circa 10 e diviene 0.01/5 =0.2% e non 0.01/50=0.02%

Tutto dipende dalla stabilità della tensione di riferimento ipotizzata 2,5 V

Altre considerazioni:
Distinguere fra risoluzione, riproducibilità, precisione, stabilità, derive con variazioni di temperatura.

Cosa vuoi fare?:
un dimostratore da laboratorio da realizzare con i componenti disponibili?
un prototipo di una serie di n.esemplari?

La taratura delle scale avviene via software? oppure via hardware?
Meglio utilizzare resistori di scarsa tolleranza, con in serie potenziometri di regolazione
o componenti più costosi senza potenziometri.


Campo di temperatura di funzinamento? a bordo autovettura in estate e in inverno
range automotive? -20 - + 85 C° ?
oppure da +10 a + 30 C°

In ogni modo metti un condensatore di filtro da almeno 0,1 uF in parallelo all'ingresso del circuito.
O forse da 100 uF ? che variazione di tensione massima in V/secondi prevedi di misurare?

[GioArca67]

È la misura di una tensione che varia lentamente, meno di 1mV/Min generalmenye anche se vi possono essere picchi di assorbimento di 200A a 48V nominali, su 150Ah nominali.

Per ora un prototipo su un sistema in esercizio.

Io pensavo a tolleranze non troppo stringenti da controllare con la selezione dei componenti e con eventuali trimmer.

La temperatura mi preoccupa un po' di più poiché possiamo essere soggetti ad escursioni di una 40ina di gradi (0..40) siamo in un garage. Nulla in movimento, ma nemmeno stringenti come l'automotive.

Non è particolarmente critico come uso, vorrei evitare che il proprietario prosciughi la batteria mettendo in carica la macchina.

Per la taratura posso fare via sw.

Il riferimento da 2.5V mi sembra comunque problematico anche se stabile, se si vuole traslare i 47V a 0V.
Se devo comunque scalare i 50V per poterli paragonare ai 2.5 tanto vale darli subito in pasto all'ADC.

devo vedere quanto variano con temperatura e corrente gli zener da 47V, allora potrei solo dividere per 2 o 1,5 e rientrare nell'intervallo di ingresso di modo comune dei comuni operazionali

[AZZZ]

GioArca67, stavo pensando a una possibile soluzione ma prima vorrei chiederti se queste tensioni che intendi misurare sono ottimistiche o pessimistiche. Grazie

Intanto guarda se una cosa tipo questa ti può interessare. Ha proprio le specifiche che richiedi.

[edgar]

devo vedere quanto variano con temperatura e corrente gli zener da 47V, allora potrei solo dividere per 2 o 1,5 e rientrare nell'intervallo di ingresso di modo comune dei comuni operazionali

Gli zener sono in genere poco stabili. Se ci si deve aggiungere anche operazionali e trimmer, a mio avviso, il rischio che il tutto non stia sufficientemente fermo è elevato.
Un ADC ad alta risoluzione è già ottimizzato per precisione e stabilità, due resistenze di qualità per il partitore e con 3 componenti il problema è risolto. Non servono nemmeno tensioni negative.