Tegangan dan pengukuran baterai saat ini Tunggal berakhir atau diferensial?

Saya mencoba mengukur arus dan tegangan baterai untuk proyek pengisian / pemantauan baterai. Saya telah membaca semua tentang penginderaan saat ini (termasuk pengindraan sisi tinggi & rendah). Dan saya telah memutuskan untuk menggunakan resistor Shunt untuk pengukuran saat ini karena mereka akurat dibandingkan dengan perangkat pengukur saat ini. Baterai saya akan menjadi Baterai Li-Ion, dan peringkat maksimum dudukan baterai ini adalah (4.3V, 40A).

Namun saya bingung bagaimana cara mengukur tegangan dan arus menggunakan ADC, yaitu apakah harus diukur tunggal akhirnya atau diferensial. Sketsa sirkuit saya yang sangat kasar diberikan di bawah ini. (ADC ini akan dihubungkan dengan mikrokontroler)

Baterai dapat dilihat terhubung ke buck converter untuk tujuan pengisian daya. Dan dan ADC dapat dilihat juga.

( Harap perhatikan bahwa sketsa saya mungkin tidak akurat, tetapi maksud saya semua yang saya tulis di sini dan di diagram )

Apa yang saya pikirkan adalah, jika saya mencoba mengukur tegangan dan arus baterai saya dengan cara ini (ditunjukkan pada gambar di bawah), tegangan saya akan menjadi diferensial (karena terminal negatif baterai tidak langsung terhubung ke tanah, ada shunt di antaranya) jadi saya harus memasukkannya ke input diferensial ADC, sedangkan saat ini harus diukur menghanguskan akhirnya, karena satu kaki shunt dibumikan.

Dan jika saya mencoba mengukur tegangan dan arus baterai saya dengan cara ini (ditunjukkan pada gambar di bawah), tegangan saya akan berakhir (karena terminal negatif baterai langsung dihubungkan ke tanah), dan pengukuran saya saat ini harus dilakukan secara berbeda ( karena shunt saya ditempatkan di antara persediaan dan baterai saya).

Sekarang, saya bukan ahli dalam ADC, tetapi sejauh yang saya telah membaca tentang mereka (juga lembar data mereka), jika ADC memiliki input akhir tunggal dan diferensial, kita dapat menggunakannya sebagai input berakhir ADC tunggal ATAU kita dapat menggunakan itu sebagai diferensial input berakhir ADC. Yang berarti kita tidak dapat menggunakannya sebagai input tunggal dan diferensial pada saat yang bersamaan.

Yang membawa saya ke pertanyaan saya. Apa yang bisa menjadi solusi untuk itu? Haruskah saya menggunakan 2 ADC berbeda, satu untuk input ujung tunggal dan yang lainnya untuk input akhir diferensial? Atau dapatkah saya mengukur baik arus dan tegangan secara diferensial dan mengumpankan keduanya ke ADC tunggal yang dikonfigurasi sebagai ADC input diferensial? PS saya tidak ingin menggunakan AMP tunggal untuk diferensial, karena saya seharusnya mengukur jumlah ini dengan akurasi setinggi mungkin, dan memperkenalkan AMP seperti itu akan menurunkan akurasi pengukuran sistem saya.

Jadi itu meninggalkan pertanyaan, apakah saya bisa mengukur kedua kuantitas secara berbeda? seperti yang diberikan pada gambar di bawah ini, yang hanya memberi makan koneksi pengukuran tegangan ke input '+' dan '-' dari ADC input akhir diferensial. Karena terminal negatif Baterai dalam kasus ini akan berada di potensial tanah, maka dapatkah baterai dimasukkan ke terminal '-' dari ADC input diferensial? (Karena saya tidak memiliki banyak pengetahuan di bidang elektronik, saya tidak tahu apakah itu mungkin atau tidak, atau apa yang saya tanyakan di sini benar-benar bodoh)

Anda komentar helful akan sangat dihargai,

Terima kasih.

Terima kasih.

... sejauh yang saya baca tentang mereka (juga lembar data mereka), jika ADC memiliki input akhir tunggal dan diferensial, kita dapat menggunakannya sebagai input akhir tunggal ADC ATAU kita dapat menggunakannya sebagai input akhir diferensial ADC . Yang berarti kita tidak dapat menggunakannya sebagai input tunggal dan diferensial pada saat yang bersamaan.

Ini tidak selalu benar. Sebagai contoh, saya telah menggunakan ADS1015 pada beberapa proyek baru-baru ini. Pada chip ini, setiap kali Anda mengganti saluran yang sedang dibaca, Anda juga memiliki opsi untuk beralih antara pengukuran ujung tunggal dan diferensial. (Ini bukan dukungan chip ini untuk proyek Anda. Hanya contoh chip yang tidak memiliki batasan yang Anda pikir universal)

Selain itu, bahkan jika Anda memiliki perangkat yang harus dikonfigurasi sebagai satu-ujung atau diferensial untuk semua saluran secara bersamaan, tidak ada yang mencegah Anda menggunakan arde sebagai salah satu input ke saluran diferensial. Jadi Anda bisa mengkonfigurasinya sebagai diferensial dan melanjutkan desain Anda. Satu-satunya hal yang Anda akan kehilangan adalah kesempatan untuk menggunakan pin input ke-4 untuk tujuan lain.

Pilihan lain, jika Anda berencana untuk menggunakan pengkondisian sinyal eksternal, Anda dapat melakukan konversi diferensial ke satu-berakhir di sirkuit pengkondisian sinyal, dan ADC Anda tidak akan pernah tahu bahwa sinyal sama sekali bukan satu-berakhir. Ini pada dasarnya membuat amplifier yang ditampilkan dalam diagram Anda menjadi perangkat eksternal daripada internal ke chip ADC (dan menambahkan beberapa penyaringan dalam jaringan umpan balik mereka untuk mengurangi kebisingan).

Saya pikir semua solusi yang Anda usulkan adalah solusi yang baik.

Jika diterapkan dengan benar, saya pikir tidak masalah jika Anda mencari solusi diferensial penuh atau sebagian tunggal. Namun secara umum rangkaian diferensial kurang sensitif terhadap gangguan eksternal.

Pastikan bahwa amplifier (diferensial) memiliki penguatan voltase yang tepat sehingga Anda akan menggunakan rentang penuh ADC.

Masalah potensial lainnya, karena Anda akan menggunakan konverter switching, akan ada noise switching pada arus dan tegangan yang diukur. Menggunakan filter low-pass antara shunt resistor / baterai dan input amplifier mungkin cukup untuk menekan kebisingan ini. Beberapa rata-rata nilai terukur dari ADC mungkin juga membantu dan meningkatkan akurasi.

Dan kudo karena mengerjakan pekerjaan rumah Anda dan Anda sudah tahu lebih banyak daripada banyak pencari jawaban di forum ini! :-)

Nilai apa yang Anda gunakan untuk resistor akal sehat? Banyak pengisi baterai / monitor 4.3V LiIon menggunakan 10mOhm; pada 40A, Anda akan menghasilkan 400mV dan membakar 10mOhm * (40A) ^ 2 = 16W. Tampaknya cukup boros, belum lagi akan mahal untuk membayar resistor presisi pada peringkat itu.

Dapatkan resistor yang cukup kecil sehingga voltase di atasnya dapat diabaikan; maka Anda dapat mengukur baik tegangan baterai dan arus tunggal yang berakhir.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Anda juga dapat mengkalibrasi drop pada resistor-indera dengan VBAT '= VBAT - IBAT * RSNS.