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AD检测参考电压不稳定

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x_catl|  楼主 | 2010-11-4 23:12 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
要求:实时检测太阳能电池板电压、电流等参数

我的思路是:在太阳能的电池输出端和负载之间接入一个0.01Ω检流电阻(2512封装),利用单片机的AD检测功能实时测得检流电阻两侧的电压值,同时算出压差,除以检流电阻值即为目前电流值。电流*电压=功率。
以180W太阳能电池板为例,输出电压40V电压以下,输出电流7A以下,我通过LM2576-3.3V稳压芯片对太阳能输出进行稳压,并以此提供系统用电,同时在检流电阻的两侧通过电阻分压的方式保证接入到单片机AD检测引脚的电压在3.3V以内。我目前用的是带10AD的单片机,在3.3V电压下工作,参考电压即选择电压源3.3V。


目前问题是:
1.   10位AD(3.3V)的分辨率为(1/1024)*3.3V=0.003V,通过 0.01Ω电阻后电流的分辨率仅为0.003V/0.01Ω=0.3A。   这里的电压分辨率完全可以接收,但是0.3A的分辨率着实太低,如果按太阳能电池白天电压17V来算,则为17V*0.3A=5.1A,这样的差值是无法接收的。目前正考虑通过单片机控制12AD来实现更高的分辨率。

2.   因为系统初始时是以LM2576-3.3V稳压后的电源为AD的参考电压,当然此电源还在给一个很小的无线系统供电,在测试此10位AD的时候出现的问题是转换的前8位AD很稳定,最后的2位则上下浮动的厉害,如:检测为1.236V电压,经常会从1.229V~1.242V之间跳动。 且,电阻两端所测的电压跳动也经常不一致,按道理来讲靠近电源侧的电压应大于检测电阻后侧的电压,结果显示却时不时的出现相反情况,直接导致测试的电流值为负值。

我认为是参考电压的不稳定所导致,但是之后焊接了个单独的LM2576-3.3V的稳压电路专供此系统作为AD的参考电压,并不带任何负载,结果也没有明显的好转。

是不是我在PCB布线的时候需要注意些什么?或者是有什么其他的方法能够得到稳定的AD检测值?或者即使AD检测值可以不太稳定,但是检流电阻两侧的电压值跳动能够一致性,以保证检流电阻两侧测得对应的压差,从而计算出电流?

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沙发
伟林电源| | 2010-11-5 08:27 | 只看该作者
1、17v*0.3a不知道是计算什么?
2、电压精度要求高就必须考虑到供电的纹波系数;

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板凳
x_catl|  楼主 | 2010-11-5 10:54 | 只看该作者
2# 伟林电源

17v*0.3A, 其中是检流电阻配合AD所测得的最小电流分辨率,17V为太阳能工作最高电压,那么在最高电压的情况下,测得的功率,即两者相乘,最大功率分辨率为17v*0.3A,

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地板
gxs64| | 2010-11-5 11:07 | 只看该作者
vref用自什么芯片?lm2576????

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5
t.jm| | 2010-11-5 11:22 | 只看该作者
1换个AD分辨率高点的MCU,毕竟太阳能电池也不便宜啊。
2下策就是把取样电阻提高一点也是可以的(0.01*7=0.07V,这个压降是比较小,考虑到太阳能电池的负载特性没必要取这么小),再加上过采样功率分辨率就降下来啦。

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6
lsjiang| | 2010-11-5 11:36 | 只看该作者
此类问题遇到过,不是换一个高分辨率的AD就能够解决的。要想得到稳定的AD输出值,就必须在输入MCU之前的电压做无失真的采样。太阳能电池的电压是在波动的,这个可以处理。你是记录瞬时的输出功率,还是平均输出功率呢?

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7
x_catl|  楼主 | 2010-11-5 12:46 | 只看该作者
5# t.jm

检流电阻加大会导致在此电阻上消耗的功率增大,以你说的0.01Ω*7A=0.07V,压降是不大,此电阻消耗的功率为7A*7A*0.01Ω=0.49W; 如你说的把检流电阻加大一个级别,假设为0.1Ω,则在7A的情况下消耗的功率为7A*7A*0.1Ω=4.9W,这个是相当大的,太阳能电毕竟是很宝贵的

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8
x_catl|  楼主 | 2010-11-5 12:49 | 只看该作者
6# lsjiang

瞬间功率,当然不是一直采集,而是可能过5S的时间或者更长时间的间隔间断性的采集即可

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9
t.jm| | 2010-11-5 14:03 | 只看该作者
5# t.jm  

检流电阻加大会导致在此电阻上消耗的功率增大,以你说的0.01Ω*7A=0.07V,压降是不大,此电阻消耗的功率为7A*7A*0.01Ω=0.49W; 如你说的把检流电阻加大一个级别,假设为0.1Ω,则在7A的情况下消耗的功 ...
x_catl 发表于 2010-11-5 12:46

加大到2~4倍是可以的,4倍,0.28V压降,1.96W,太阳能电池的负载特性不会因为小0.3V电流就会下降多少,何况大家为了能可靠地充电都会特意的选空载电压高很多,
你这个17V,7A是给多少V的电池充电的?

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10
t.jm| | 2010-11-5 14:16 | 只看该作者
原则上是选AD性能好的MCU更合适,你想2W的太阳能电池得多少钱啊?比1个AD不错的MCU贵多了吧?
考虑到很多人选的太阳能电池还有电压余量,提高取样电阻不失为一个下策,
如果你的充电方案没有最大功率跟踪而仅仅是线性充电,那2W的功率也是被浪费掉的,
与其被浪费在其他地方还不如把它浪费在取样电阻上。

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11
x_catl|  楼主 | 2010-11-5 18:15 | 只看该作者
10# t.jm

我是做接线盒的,所以对整体电阻要求比较高,检流电阻作为整个部件中很重要的一环,不能太大,除了此检流电阻其他的部分总电阻一般就10几个mΩ,所以检流电阻不宜过大

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12
茶竹论道| | 2010-11-5 19:17 | 只看该作者
是参考电压的不稳定所导致,但是之后上海二手挖掘机焊接了个单独的LM2576-3.3V的稳压电路专供此系统作为AD的参考电压,并不带任何负载,结果也没有明显的好转。

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13
t.jm| | 2010-11-5 19:29 | 只看该作者
1:AD读数不稳可以用软件滤波改善的。
2:AD参考可以加RC滤波和LC滤波,因为LM2576是DC-DC的,纹波会大一点,对AD会有干扰。

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14
x_catl|  楼主 | 2010-11-5 21:17 | 只看该作者
13# t.jm

软件滤波?如何做?我觉得不太可靠,还是硬件可靠点

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15
w34880593| | 2010-11-5 21:54 | 只看该作者
:)

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16
xiaotuzi09| | 2010-11-5 22:33 | 只看该作者
放大

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17
fm007| | 2010-11-5 23:51 | 只看该作者
1.增加放大电路;降低基准电压
2.模拟电路受噪声影响较大,最好不要使用DCDC为其供电,特别是不要作为基准源使用!

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18
fm007| | 2010-11-5 23:52 | 只看该作者
3.如果舍不得支出太阳能的电,可以考虑电流检测采用霍尔实现

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t.jm| | 2010-11-6 08:41 | 只看该作者
13# t.jm  

软件滤波?如何做?我觉得不太可靠,还是硬件可靠点
x_catl 发表于 2010-11-5 21:17

软件滤波是少不了的,因为:
1:就算MCU的VCC,ADREF,被测电压都很稳定没有纹波,AD的最后一位也会是跳动的(这一点从DATASHEET的AD性能项可以看到,8位ad还好,分辨率越高的AD波动越大),采样2^n次再除以2^n(右移n次)结果就稳定很多了。
2:软件滤波效果与硬件RC滤波是等效的,两者都用就类似RC 2阶滤波,滤波效果更好。

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20
x_catl|  楼主 | 2010-11-7 21:25 | 只看该作者
19# t.jm

软件滤波的具体做法呢?

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