Verwenden von Arduino als Voltmeter, Stromentnahme mit einem Spannungsteiler?

Ich versuche, die Spannung einer 3S 11,1-V-LiPo-Batterie mit einem Arduino zu lesen, damit sie den Batteriestand überwachen und melden kann, wenn die Spannung niedrig wird. Der einfachste Weg, den ich gesehen habe, ist dies mit einem Spannungsteiler. Ich habe im Laufe der Jahre Tonnen von Beiträgen zum Thema "Verwenden Sie keine Spannungsteiler" gesehen, alle aus verschiedenen Gründen. Meine Sorge ist die verschwendete Energie, die durch Wärme verloren geht, die der Spannungsteiler ziehen könnte.

Wenn ich eine Schaltung mit niedriger Stromaufnahme angeschlossen habe, mit einem Spannungsteiler, um die Spannung auf den Bereich zu reduzieren, den das Arduino über den Spannungsreferenzstift lesen kann, wie viel Strom wird von dieser Teilerschaltung verbraucht / verschwendet? Gibt es eine Möglichkeit, das abzuschätzen, ohne die Schaltung tatsächlich aufzubauen und zu testen? Dies geht in ein Gerät, das langfristig laufen soll, und ich würde es hassen, einen großen Prozentsatz der Zeit von der Laufzeit zu rasieren, nur um die Spannung zu überwachen.

Gibt es eine bessere/effizientere Möglichkeit, die Spannung eines 11,1-V-Lipos auf einem 5-V-Arduino zu lesen, ohne einen Spannungsteiler zu verwenden?

Antworten (3)

Verwenden Sie einen P-Kanal-Mosfet, um Ihren Teiler nur zu aktivieren, wenn Sie ihn benötigen (haben Sie einen schwachen Pullup auf Batterie +, um ihn wieder auszuschalten, und einen N-Kanal, um sein Gate nach unten zu ziehen, um ihn einzuschalten).

So wird es üblicherweise bei anderen Batterieüberwachungsschaltungen gemacht, da es nicht so ist, als würde sich die Batteriespannung in beispielsweise 10 Sekunden so stark ändern.

Es gibt andere Ansätze, wenn Sie die Kontrolle über das Silizium in einem Chip haben, aber für das allgemeine Benutzerland ist dies normalerweise ein guter Kompromiss.

Ein Spannungsteiler ist in Ordnung, vorausgesetzt, Sie halten den Strom sehr klein (wie Sie angegeben haben). Ein vernünftiger Weg, dies zu tun, ist ein Spannungsteiler mit Widerständen mit großem Wert (z. B. 2MEG und 1MEG senken die 11,1 V auf 3,7 V).

An der Verbindungsstelle des Teilers benötigen Sie eine Art Puffer, z. B. einen Operationsverstärker-Follower, damit der Arduino keinen Strom aus der Versorgung zieht.

Hilft dir das weiter oder brauchst du mehr Details?

Mehr Details wären großartig - ich weiß viel aus dem jahrelangen Spielen mit Elektronik / Arduino, aber ich habe keinen soliden Elektronikhintergrund. „Op-Amp-Follower“ ist für mich total griechisch. Ich habe im Grunde die Dinge gelernt, die ich lernen musste, um die Projekte zu machen, die ich gemacht habe – aber abgesehen davon – ich bin ein Noob.
@InfernusDoleo Haben Sie versucht, "op-amp follower" in Ihre bevorzugte Suchmaschine einzufügen?
Ich habe etwas gegoogelt und verstehe jetzt, was sie sind und wie sie verwendet werden. Keine große Hilfe bei der Suche nach einer Teilenummer oder einer, die für das, was ich brauche, geeignet wäre. Irgendwelche Vorschläge?
Ungefähr in der Mitte dieser Seite befindet sich ein Diagramm: crazybutable.com/projects/stella/design Für diese Anwendung brauchen Sie nichts Besonderes. Ein LM741 oder LM358 ist in Ordnung; so ziemlich alles wird funktionieren.
@ Hexe359. Der LM741 wäre in einer 5-V- oder 3,3-V-Arduino-Umgebung nicht geeignet, da er +/- Versorgungen benötigt. LM358 wäre in Ordnung.
@JackCreasey. Das ist ein guter Punkt. Am besten wäre ein Single-Rail-Operationsverstärker. Allerdings habe ich eine SPICE-Simulation mit einem 741 durchgeführt und es würde in diesem speziellen Fall funktionieren (Teilen von 11,1 durch 3). Wenn Sie viel tiefer gehen, würde dies in die untere Schiene laufen.
@ Hexe359. SPICE wird den LM741 bei niedrigen (Dropout-) Spannungen nicht korrekt emulieren. Da Sie nicht in die Nähe der negativen Schiene fahren können, begrenzen Sie die Spannung in den A / D. Darüber hinaus ist der Arduino definitiv nicht ideal für diese Überwachungsanwendung. Das OP sollte entweder einen bloßen ATTiny85 oder ATmega328P mit der Anwendung in einer extrem niedrigen Stromkonfiguration verwenden.

Verwenden Sie einfach einen, aber entscheiden Sie, wann Sie zu viel Ruhestrom haben.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

5 mA sind wahrscheinlich in Ordnung mit Gabelstapler-Traktionsbatterien, aber nicht in Ihrem iPhone. Während 5uA in Ihrem iPhone in Ordnung ist, ist es in Ihren Airpods möglicherweise nicht vorhanden.

Natürlich wird es mit immer höheren Impedanzen schwieriger, eine hohe Abtastrate aufrechtzuerhalten. Der erste benötigt keine Pufferung, aber der letzte benötigt einen Spannungsfolger mit hoher Impedanz, um die Spannung nicht durch Messen zu ändern.

Wenn Sie einen besseren Mosfet als BSS84 finden, erhalten Sie möglicherweise sogar eine geringere Leckage.

Verwenden von Arduino als Voltmeter, Stromentnahme mit einem Spannungsteiler?
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