咨询12V电瓶电压测量方案

jazsmile · 发表于 2012-5-28 22:07:52

电瓶为单片机供电。连续工作。
1》电瓶电压测量方案：
拟采用分压方式，如采用一个10k和90k电阻分压，接到ATMEGA16的 AD口上。

但是如果这样测量电瓶电压一直加载在电阻上，能量损失为12*12/(90*10^3+10*10^3)=1.44*10^-3度
每个月为1度。
这样算的话，损耗并不大。

方案可行不？或者给一个方案。谢谢！

2）电瓶的参数如 12v7ah 。表示工作多久呢？

bg6ixm · 发表于 2012-5-28 22:31:06

你那个度咋就那么顺手加上了。
功率是0.00144瓦，月耗电约0.001度。

llssr · 发表于 2012-5-28 22:40:07

用个P管和N管做成开关式的，测量时打开Ｎ管，使Ｐ管饱和导通，然后分压测量就可以了（ＭＭＢＴ２９０７管子饱和压降１５ｍＶ吧，软件处理一下就可以了）

starli · 发表于 2012-5-28 22:45:46

这么算的吗？

P=UI=12V X (12V/100Kohm)= 0.00144(W)

----------------------------------------------------------------------
你的电瓶单位是AH,其实不用计算功率。

只计算电流即可

I= U/R = 12/100Kohm = 0.00012A = 0.12mA

7AH / 0.012ma = xxxxxxxxx（小时）

jazsmile · 发表于 2012-5-29 20:22:10

llssr 发表于 2012-5-28 22:40
用个P管和N管做成开关式的，测量时打开Ｎ管，使Ｐ管饱和导通，然后分压测量就可以了（ＭＭＢＴ２９０７管子 ...

谢谢！这种方案最节能。
即将MMBT2907三极管通断来控制电压是否参加分压。
电路：
MMBT2907：
C 端接电瓶+；
B端接：控制端口，如单片机的输出口
E端接：分压电路和测量电路。
最后需要将VCE的电压加上即被测电瓶电压?

jazsmile · 发表于 2012-5-29 20:23:15

starli 发表于 2012-5-28 22:45
这么算的吗？

P=UI=12V X (12V/100Kohm)= 0.00144(W)

谢谢你提供的计算思路。

jazsmile · 发表于 2012-5-29 20:45:11

只要耐压达到12V以上的三极管都可行吧。

llssr · 发表于 2012-5-29 21:00:33

jazsmile 发表于 2012-5-29 20:22
谢谢！这种方案最节能。
即将MMBT2907三极管通断来控制电压是否参加分压。
电路：

这个是PNP管呀应该是E极接电池，C极接测量分压电路

jazsmile · 发表于 2012-6-1 08:51:15

llssr 发表于 2012-5-29 21:00
这个是PNP管呀应该是E极接电池，C极接测量分压电路

请问基极电压，分压电阻大小对三极管驱动有何影响》

基极电压采用3.3v，没有串电阻；分压电阻总量10kohm。结果测量的分压电阻不对。

是否是分压电阻过大，造成三极管没有工作在饱和区》？

谢谢！！

sun_sky · 发表于 2012-6-1 10:58:12

楼主都把我搞晕了，2、4楼正确的回答你为什么不接受呢？

首先计算电流：I=U/R=12V/(90K+10K)=0.12mA=120uA
就这个电流，已经远远小于铅酸电池的自放电了，别再加什么电子开关了，
其次算功率： P=UI=12*0.12mA=1.44mW
再算电功：W=Pt=1.44mW*24*30=1037mWH
最后折算为度，就是KWH（千瓦时） 1037mWH=1.037WH=0.001037KWH
就是说100K的电阻在12V电压时，一个月耗电0.001度

7AH的电池，表示容量是7A电流*小时，如果使用120uA放电，放电时间为7AH/120uA=58000H
就是说可以放电58000小时，合80个月。

其实铅酸蓄电池的自放电效应特别明显，不接负载也放不了80个月。

所以，加电子开关根本没必要。

jazsmile · 发表于 2012-6-1 11:20:06

sun_sky 发表于 2012-6-1 10:58
楼主都把我搞晕了，2、4楼正确的回答你为什么不接受呢？

首先计算电流：I=U/R=12V/(90K+10K)=0.12mA=120uA ...

谢谢。
看了你的答复，知道自己将度和瓦搞错了。

考虑到采用三极管的方式至少比直接串联电阻的方式耗能少。所以想用三极管。

由于单片机供电是3.3v，实际使用三极管发现它没有工作在饱和区。

谢谢你的帮助。

skynet · 发表于 2012-6-1 11:30:11

楼主,搞好了发个原理图看看噢

sun_sky · 发表于 2012-6-1 13:14:52

jazsmile 发表于 2012-6-1 11:20
谢谢。
看了你的答复，知道自己将度和瓦搞错了。

用电子开关不一定省电，因为要让它饱和所需的电流可能也差不多100uA了，你要考虑并计算一下电子开关的功耗。

电路变复杂了，故障点多了，成本也高了！

llssr · 发表于 2012-6-1 14:34:17

sun_sky 发表于 2012-6-1 13:14
用电子开关不一定省电，因为要让它饱和所需的电流可能也差不多100uA了，你要考虑并计算一下电子开关的功 ...

让管子饱和也是工作在采样模式，这点功耗可忽略吧主要是待机功耗问题

kkkkyx · 发表于 2012-6-1 14:42:19

加pnp来控制读电压的方式挺不错的
mark

huayuliang · 发表于 2012-6-1 14:49:55

那么点耗电。。。有必要处理么？？？

honda · 发表于 2012-6-1 14:53:41

我怀疑你是学电的吗？？

liwei_jlu · 发表于 2012-6-1 15:05:40

用mos管做开关不好吗？还不用考虑三极管压降。
不同厂商的三极管压降不一样。

sun_sky · 发表于 2012-6-1 16:04:10

llssr 发表于 2012-6-1 14:34
让管子饱和也是工作在采样模式，这点功耗可忽略吧主要是待机功耗问题

如果非要加电子开关，18楼的建议不妨考虑一下，

wochai · 发表于 2012-6-1 16:32:21

7AH的电池还考虑那么多,画蛇添足

r166 · 发表于 2012-6-1 17:12:17

javascript:void(0)

mored · 发表于 2012-6-1 17:38:17

0.12mA？
MCU用什么做电源？用一般的线性稳压器的话，静态电流比这个大一个数量级都不止

jazsmile · 发表于 2012-6-1 17:41:07

感谢大家的关注和帮助。
1）关于耗电：之前是打算直接用分压电阻，llssr 给出PNP控制的方式后，觉得这样最省电。所以采用。

2）关于三极管。

确实在调试中，一直没有达到效果，用的是9014，9018三极管(NPN），分压后只有 2.6V ，考虑到单片机供电是3.3V，串电阻连接到基极。怀疑三极管没有工作到饱和区。原因待查。

3）关于MOS管。确实不错，打算尝试，谢谢！！。

4）若调试好或者方案选择好，一定上图。

5）关于楼上提出是否学电的。电路基本知识学过。呵呵，努力学习。

谢谢！

jazsmile · 发表于 2012-6-1 17:47:50

mored 发表于 2012-6-1 17:38
0.12mA？
MCU用什么做电源？用一般的线性稳压器的话，静态电流比这个大一个数量级都不止 ...

用的是12V 的蓄电瓶做电压。
用LDS117 转为3.3v供电。

jazsmile · 发表于 2012-6-1 17:50:38

liwei_jlu 发表于 2012-6-1 15:05
用mos管做开关不好吗？还不用考虑三极管压降。
不同厂商的三极管压降不一样。 ...

能否推荐一个MOS管。
单片机是3.3v供电的。

谢谢！

另外：咨询 MOS管截止时功率消耗多大？

llssr · 发表于 2012-6-1 17:52:07

本帖最后由 llssr 于 2012-6-1 17:55 编辑

wochai 发表于 2012-6-1 16:32
7AH的电池还考虑那么多,画蛇添足

别说7Ah的，就算70Ah的也要考虑这个问题，你可以计算一下10mA消耗7Ah电池可放几天？7/（0.01*24）=29.2，约等于一个月

yk28981 · 发表于 2012-6-1 18:00:07

jazsmile 发表于 2012-6-1 17:50
能否推荐一个MOS管。
单片机是3.3v供电的。

理论上mos管截止电压最大，电流为0，因此没有功率损耗！实际mos管有漏电流，可以忽略不计！不知楼主有没有搞清楚NPN管和PNP管的区别，怀疑楼主能否做出实物！

yk28981 · 发表于 2012-6-1 18:09:20

我承认我是来骗分的！

BXAK · 发表于 2012-6-1 18:57:41

llssr 发表于 2012-6-1 17:52
别说7Ah的，就算70Ah的也要考虑这个问题，你可以计算一下10mA消耗7Ah电池可放几天？7/（0.01*24）=29.2， ...

LZ现在要考虑AD采样分压电阻的电源消耗，
wochai说是没必要考虑，我也赞同，分压电阻的电源消耗 120uA 【 12V/(10K+90K) 】，12V/7Ah的电平有必要考虑这点消耗？

llssr · 发表于 2012-6-1 21:40:21

BXAK 发表于 2012-6-1 18:57
LZ现在要考虑AD采样分压电阻的电源消耗，
wochai说是没必要考虑，我也赞同，分压电阻的电源消耗 120uA ...

你不做BMS就不会想到这120uA多大！

jiwm · 发表于 2012-6-1 21:56:51

sun_sky 发表于 2012-6-1 10:58
楼主都把我搞晕了，2、4楼正确的回答你为什么不接受呢？

首先计算电流：I=U/R=12V/(90K+10K)=0.12mA=120uA ...

从这点上看电子开关确实没有必要
另外，要考虑到单片机的功耗，必须工作在低功耗模式下，考虑唤醒
另外，AD前不能用运放
事实上，这个电压检测根本没有必要实时的，但是通信要考虑的

jiwm · 发表于 2012-6-1 21:59:16

huayuliang 发表于 2012-6-1 14:49
那么点耗电。。。有必要处理么？？？

最难的确实不是这个地方
但是，如果32个电池串联，分别检测，并且有上位机通信，到如何做呢？

sun_sky · 发表于 2012-6-1 22:54:26

jiwm 发表于 2012-6-1 21:59
最难的确实不是这个地方
但是，如果32个电池串联，分别检测，并且有上位机通信，到如何做呢？ ...

是啊，一直没有想通如果32节电池串联，如何分别检测每节电池的电压，能给个思路吗？

上次买了个航模用锂电池数字电压检测器，可以检测串联的每节电池电压并显示，最多可以检测8节，真没想通是如何实现的！

chener13 · 发表于 2012-6-1 23:06:44

没整懂楼主用这个是做后备电源的吗？考虑到自放电，电阻分压就可以了。这个要做充放电曲线看一下，关注待载和不待载，可能会有虚电压。

huayuliang · 发表于 2012-6-2 00:29:46

jiwm 发表于 2012-6-1 21:59
最难的确实不是这个地方
但是，如果32个电池串联，分别检测，并且有上位机通信，到如何做呢？ ...

楼主是不是该换个标题了？？

jazsmile · 发表于 2012-6-2 16:31:57

yk28981 发表于 2012-6-1 18:09
我承认我是来骗分的！

谢谢，采用1个三极管没有做出来。就考虑过用2个三极管的方法。谢谢你给的具体电路。

jazsmile · 发表于 2012-6-2 16:33:48

jiwm 发表于 2012-6-1 21:56
从这点上看电子开关确实没有必要
另外，要考虑到单片机的功耗，必须工作在低功耗模式下，考虑唤醒
另外， ...

谢谢。

系统采用唤醒模式工作的。
电瓶是系统供电的电源，主要是考虑让它能更长时间工作。

jazsmile · 发表于 2012-6-2 16:36:04

sun_sky 发表于 2012-6-1 22:54
是啊，一直没有想通如果32节电池串联，如何分别检测每节电池的电压，能给个思路吗？

上次买了个航模用锂 ...

我的不是串联使用，仅电瓶供电。

你说的的电动汽车方面的电源管理模块了。

若是锂电池串联，你得用多个AD差分采集。具体看西交大电动汽车方面的论文。

jazsmile · 发表于 2012-6-2 17:55:19

仿真测了一下。三极管还是没有正常工作。

三极管的各电阻是根据B，C极电流计算来设置的。

可是不能导通三极管。

bigallium · 发表于 2012-6-2 18:22:38

如果采样频率很低很低比如一分钟采一次，可以试试用更大的采样电阻，1M & 9M，然后用个大一点的电容并在1M电阻两端低通滤波，AD采样的时间放长点

bigallium · 发表于 2012-6-2 18:26:57

本帖最后由 bigallium 于 2012-6-2 23:05 编辑

或者用SI2301场效应管：
图画错了，应该是13V，另外注意SI2301耐压只有20V千万别超了，耐压想高点可以换SI4866什么的
楼下表示这个电路有问题，果然是有问题.....楼主别看了....

smhh · 发表于 2012-6-2 19:07:00

ls的假如mos管关掉的话AD的电压差不多就是电瓶的电压吗？单片机能否承受？

bigallium · 发表于 2012-6-2 23:04:45

smhh 发表于 2012-6-2 19:07
ls的假如mos管关掉的话AD的电压差不多就是电瓶的电压吗？单片机能否承受？

唉我去，对哈没注意到这个问题....
那就用P场管吧，加个S8050做开关吧，IO输出1的时候开，输出0的时候关：
不过这个要求IO要能有推挽输出。如果只有开漏输出的话就要加上拉电阻，而单片机休眠的时候IO是不会下拉的，然后8050就会一直有电流，P场管就会一直开着

jazsmile · 发表于 2012-6-3 09:40:35

bigallium 发表于 2012-6-2 23:04
唉我去，对哈没注意到这个问题....
那就用P场管吧，加个S8050做开关吧，IO输出1的时候开，输出0的时候关 ...

谢谢你的帮助。

请问：单片机休眠时输出是高电平？

jazsmile · 发表于 2012-6-3 11:29:07

bigallium 发表于 2012-6-2 23:04
唉我去，对哈没注意到这个问题....
那就用P场管吧，加个S8050做开关吧，IO输出1的时候开，输出0的时候关 ...

仿真了一下，没有出结果。

babysnail · 发表于 2012-6-3 11:37:45

jazsmile 发表于 2012-6-3 11:29
仿真了一下，没有出结果。

你真实诚。电路要自己理解一下。

100K那个电阻应接在电源和G极之间。

kdtcf · 发表于 2012-6-3 11:43:02

yk28981 发表于 2012-6-1 18:09
我承认我是来骗分的！

这电路很好

bigallium · 发表于 2012-6-3 13:22:23

本帖最后由 bigallium 于 2012-6-3 13:26 编辑

楼主用的是AVR吧，AVR没用过不知道，但我记得好像是有推挽输出的。我这电路要求IO没有上拉电阻
仿真没问题啊...你的电路画错了
啊楼主对不起我在43楼的电路画错了....应该是这样的........

jiwm · 发表于 2012-6-3 14:36:48

mored 发表于 2012-6-1 17:38
0.12mA？
MCU用什么做电源？用一般的线性稳压器的话，静态电流比这个大一个数量级都不止 ...

CMOS小电流，可以做到很小的

jiwm · 发表于 2012-6-3 14:45:01

bigallium 发表于 2012-6-2 18:26
或者用SI2301场效应管：
图画错了，应该是13V，另外注意SI2301耐压只有20V千万别超了，耐压想高点可以换SI4 ...

BSS138,50V

jiwm · 发表于 2012-6-3 14:47:57

bigallium 发表于 2012-6-3 13:22
楼主用的是AVR吧，AVR没用过不知道，但我记得好像是有推挽输出的。我这电路要求IO没有上拉电阻
仿真没问题 ...

是不是太复杂了些/
貌似一个NMOS就可以了，参看转移特性

另外，觉得这种电路仿真仅仅作为参考，必须搭电路尝试的。

jazsmile · 发表于 2012-6-3 15:30:44

bigallium 发表于 2012-6-3 13:22
楼主用的是AVR吧，AVR没用过不知道，但我记得好像是有推挽输出的。我这电路要求IO没有上拉电阻
仿真没问题 ...

非常感谢。仿真通过。
1）关于各电阻的取值如何考虑？

2）驱动三极管有什么讲究。用了一些其它三极管，结果达不到要求。采用你推荐的，可以达到要求。

谢谢！！

jazsmile · 发表于 2012-6-3 15:32:40

jiwm 发表于 2012-6-3 14:47
是不是太复杂了些/
貌似一个NMOS就可以了，参看转移特性

给个方案。

jazsmile · 发表于 2012-6-3 20:37:10

bigallium 发表于 2012-6-3 13:22
楼主用的是AVR吧，AVR没用过不知道，但我记得好像是有推挽输出的。我这电路要求IO没有上拉电阻
仿真没问题 ...

请问你的方案中三极管是如何考虑的？我用其它的三极管试过就不行。

bigallium · 发表于 2012-6-3 23:29:05

jazsmile 发表于 2012-6-3 20:37
请问你的方案中三极管是如何考虑的？我用其它的三极管试过就不行。

是npn的都应该行吧，上s8050就好，自己插面包板试试

簡丶灬讠己 · 发表于 2012-6-3 23:52:49

sun_sky 发表于 2012-6-1 22:54
是啊，一直没有想通如果32节电池串联，如何分别检测每节电池的电压，能给个思路吗？

上次买了个航模用锂 ...

其实原理很简单，我试过，拿11.1V的航模电池来说，它先测量第一块电池，比如是3.7V，在测量第二快连接位置的电压比如是7.7V，那么，减去前面的，就知道当前的电池电压为4V，后面的依次类推，第三块电压测量是11.1V时，减去前面7.7V就可知道第三块为3.4V了。

plc_avr · 发表于 2012-6-4 06:00:12

bigallium 发表于 2012-6-2 23:04
唉我去，对哈没注意到这个问题....
那就用P场管吧，加个S8050做开关吧，IO输出1的时候开，输出0的时候关 ...

这个图MOS能开通？

mored · 发表于 2012-6-4 10:14:55

jazsmile 发表于 2012-6-1 17:47
用的是12V 的蓄电瓶做电压。
用LDS117 转为3.3v供电。

我的意思是如果用开关电源降压，估计电源的静态电流不会低于2mA，多数芯片可能会达到10mA；
用线性电源降压，我知道常用的AS1117大于10mA的静态电流，MIC5205大约0.5mA的静态电流；
在加上稳压器需要维持稳压的最小工作电流1mA左右，0.12mA已经不算大了。如果还需要降低这个电流，更简单的方法是提高电阻，比如90+10的方案改为900+100等；当然用三极管、MOS管做开关的方法也是可行的，电路稍微复杂些而已

wochai · 发表于 2012-6-7 00:32:50

llssr 发表于 2012-6-1 21:40
你不做BMS就不会想到这120uA多大！

中国电力行业标准DL/T 637—1997中规定：10h率容量合格并完全充电的蓄电池，在温度为5～35℃条件下，保持蓄电池表明清洁干燥，静置90天后，不经补充电直接测试蓄电池容量，蓄电池静置后的容量不能低于静置前容量的80％。这种规定，显然要求蓄电池在保存期间，自放电损失平均每天在0.2％左右。
根据LZ的描述,基本可以确定使用的是铅酸电池,其自放电率达到6%每月,
剩下的自己想

millwood0 · 发表于 2012-6-7 07:49:45

1) high-side switch with a p-channel / pnp - the worst solution;
2) low-side switch with a n-channel mosfet (2n700x for example) - better solution;
3) low-side siwtch with an io pin - even better solution;
4) don't use anything - the best solution;

jazsmile · 发表于 2012-6-15 09:10:53

millwood0 发表于 2012-6-7 07:49
1) high-side switch with a p-channel / pnp - the worst solution;
2) low-side switch with a n-channel ...

谢谢！

目前用的是你说的方案3.

wildcat7261 · 发表于 2014-3-11 21:35:23

学习了

52HLX · 发表于 2016-12-10 12:43:21

mark，学习一下

haihuawu · 发表于 2016-12-10 12:53:08

难道没人想过电瓶寿命么。80个月电瓶都报废了两个了。为了这点功耗折腾。

咨询12V电瓶电压测量方案

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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