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Thema: ADC Schaltplan und Spannungsreduzierung

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    ADC Schaltplan und Spannungsreduzierung

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    Hallo zusammen,
    ich habe vor die Spannung eines externen Akkus bzw einer Batterie zu messen.
    Nun habe ich einige Beispiele gesehen welche die Spannung am ADC misst wenn z.b. eine LED angeschlossen wurde.

    Aber wie muss ich denn einen Akku anschliessen?
    VCC des Akkus an den ADC Pin und GND des Akkus an GND der Schaltung vom MC?

    ich möchte den Spannungsbereich eines LiPo Akkus überwachen. Dieser hat 12V.
    Dazu muss ich ja die Spannung auf unter die Refferenzspannung reduzieren, welche bei mir 5V beträgt.

    Wie aber mache ich dass? Reicht es wenn ich einen entsprechenden Widerstand zwischen VCC des Akkus und den ADC Pin hänge?
    Dabei habe ich ein Berechnungsproblem:

    Um einen Spannungsabfall durch einen Verbraucher herbeizuführen muss ich wissen welchen Strom dieser verbraucht, um aus dem Strom und dem Widerstand die Spannungsmenge zu errechnen die meine 12V Akkuspannung unter die 5V bringt, also ca. 8 Volt (mit etwas Sicherheitsabstand). Gibt es da eine Formel für die auch am ADC funktioniert?

    Ich hoffe ich konnte das Problem ausreichend erörtern und danke schonmal für richtungsweisende Hilfen.

    Es grüßt,
    Basteltisch

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Du kannst um die Akkuspannung zu messen zwei Widerstände in Reihe schalten.
    Der erste kommt an +12V, der Zweite an GND und am Knotenpunkt schliesst Du den ADC an.
    Die Widerstände kannst Du vorher messen und somit ausrechnen wieviel Spannung an ihnen abfällt. Das Verhältniss der beiden Spannungen bleibt schliesslich gleich unabhängig von der Akkuspannung.
    Da Du nun Spannung eins kennst kannst Du über das Verhältniss die Gesammtspannung errechnen.

    Ich hoffe das beantwortet Deine Frage.

    MfG JoeBlack

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Moin

    Du brauchst einen Spannungsteiler, also 2 Widerstände von
    + 12V Batt nach GND Batt UND GND µC der ADC Eingang wird dann
    zwischen den Widerständen angeschlossen. Die Batt Spannung teilt
    sich dann auf die Widerstäne auf. z.B. +Batt > 7k> ADC >5k >GND
    damit fällt ~ 5V über den 5k R ab.

    Gruß Richard

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Wieviele Zellen hat der Akku? Du musst darauf achten, dass du den Spannungsteiler mit der Ladeeschlussspannung berechnest, nicht mit der Nominalspannung.

    http://wiki.rc-heli-fan.org/index.php/Akkumulatoren

    MfG Hannes

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Nur ein Widerstand reicht nicht, denn der Eingangsstrom am ADC ist sehr klein (< 1µA), nicht bekannt und Temperaturabhängig. Man braucht also schon ein Teiler mit 2 Widerständen.
    Der Spannungsteiler darf ruhig etwas hochohmiger sein. Um von etwa 15 V auf 2,5 V (interne Ref.) zu kommen also z.B. 20 K und 100 K.
    Mit einem Kondensator dazu (von GND zum ADC) dürfen die Widesrtände noch größer werden, wenn es auf wenig Strom aus dem Akku ankommt.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von Besserwessi
    Nur ein Widerstand reicht nicht, denn der Eingangsstrom am ADC ist sehr klein (< 1µA), nicht bekannt und Temperaturabhängig. Man braucht also schon ein Teiler mit 2 Widerständen.
    Der Spannungsteiler darf ruhig etwas hochohmiger sein. Um von etwa 15 V auf 2,5 V (interne Ref.) zu kommen also z.B. 20 K und 100 K.
    Mit einem Kondensator dazu (von GND zum ADC) dürfen die Widesrtände noch größer werden, wenn es auf wenig Strom aus dem Akku ankommt.
    Das stimmt natürlich auch, ich hatte ja auch z.B. geschrieben um das
    Prinzip zu erklären. bei den 5/7 K werden ca. 1mA verbraten. Wenn man nicht permanent durchgehend am Messen ist kann man das in Kauf nehmen.

    Gruß Richard

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hallo zusammen,
    vielen dank für die Antworten.
    Ich möchte euch bitten mein Verständniss zu verifizieren:
    Zunächst die Schaltung

    Wir haben folgende Pins:
    ADC= ADC vom mC
    VCCmc = Stromversorgung des mC sowie Ref (5V)
    GNDmc = Ground der Stromversorgung des mC
    VCCBat = VCC von der Batterie (12V)
    GNDBat = GND von der Batterie
    R1 = Widerstand zwischen VCCbat und R2
    R2 = Widerstand zwischen R1 und GNDbat

    GNDmc und GNDBat schalte ich zusammen. VCCbat kommt an R1
    R1 geht an R2 sowie an den ADC
    R2 geht an GNDmc

    Die Rechnung für die Widerstände (nach http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler)

    R1 = 5k Ohm
    R2 = R1 * (Uart / VCCbat - ADC) = 5kOhm * (4V / 12V - 4V)
    R2 = 2500 Ohm

    Ist das so korrekt?
    Es grüßt,
    Basteltisch

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die Spannung mißt man mit dem AD-wandler, nicht per UART. Das ist aber wohl nur ein Schreibfehler.

    Die Berechnung des Spannungsteilers ist soweit OK, nur ist der für R1 gewählte Wert etwas klein. So braucht man immer (auch wenn nicht gemessen wird) etwa 1,5 mA an Strom. Man kann die beiden Widerstände auch 10 mal größer wählen, also 25 K und 50 K. Als Werte aus der Normreihe würden sich dann eher 22 K und 47 K anbieten.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hallo,
    danke, ja ich meinte den AD Wandler, UART ist die Stelle im Buch die ich gerade lese

    Dann werde ich mal die grösseren meiner Widerstände verwenden, da es ja auf das Verhältniss ankommt. Danke für die Hilfen, die LiPo Akkus werden es zu schätzen wissen.

    Es grüßt,
    Basteltisch

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Du solltest nur vorher einmal die Widerstände messen um den genauen Wert zu kennen.
    Die Fertigungstoleranz könnte Dir sonst nen Strich durch die Rechnung machen.
    Aber diese Arbeit steht nur einmal an also hält es sich ja in Grenzen.

    MfG JoeBlack

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