Mesure de tension et de courant de la batterie asymétrique ou différentielle?

J'essaie de mesurer le courant et la tension de la batterie pour un projet de charge / surveillance de la batterie. J'ai tout lu sur la détection de courant (y compris la détection côté haut et côté bas). Et j'ai décidé d'utiliser des résistances Shunt pour la mesure de courant car elles sont précises par rapport à d'autres appareils de mesure de courant. Ma batterie serait une batterie Li-Ion, et la cote maximale de ce support de batterie serait (4,3 V, 40 A).

Cependant, je suis confus sur la façon de mesurer la tension et le courant à l'aide d'un ADC, c'est-à-dire s'il doit être mesuré de manière unique ou différentielle. Un croquis très approximatif de mon circuit est donné ci-dessous. (Cet ADC serait interfacé avec un microcontrôleur)

La batterie peut être vue connectée à un convertisseur abaisseur pour le chargement. Et et ADC peut également être vu.

( Veuillez noter que mes croquis peuvent ne pas être précis, mais je veux dire tout ce que j'ai écrit ici et dans les diagrammes )

Ce que je pense, c'est que si j'essaie de mesurer la tension et le courant de ma batterie de cette manière (comme illustré dans l'image ci-dessous), ma tension serait différentielle (puisque la borne négative de la batterie n'est pas directement mise à la terre, il y a un shunt entre les deux), donc je doivent être alimentés à une entrée différentielle ADC, tandis que le courant doit être mesuré individuellement, car une branche du shunt est mise à la terre.

Et si j'essaie de mesurer la tension et le courant de ma batterie de cette manière (comme illustré dans l'image ci-dessous), ma tension serait à une seule extrémité (puisque la borne négative de la batterie est directement mise à la terre), et ma mesure de courant devrait être effectuée de manière différentielle ( car mon shunt est placé entre mon alimentation et la batterie).

Maintenant, je ne suis pas un expert des ADC, mais pour autant que je les ai lus (également leurs fiches techniques), si un ADC a des entrées à extrémité unique et différentielle, nous pouvons l'utiliser comme un ADC à entrée unique OU nous pouvons utiliser comme entrée différentielle terminée ADC. Ce qui signifie que nous ne pouvons pas l'utiliser à la fois comme entrée unique et différentielle.

Ce qui m'amène à ma question. Quelle pourrait y être une solution? Dois-je utiliser 2 ADC différents, un pour l'entrée asymétrique et l'autre pour l'entrée différentielle? Ou puis-je mesurer à la fois le courant et la tension différentiellement et les alimenter tous les deux à un seul ADC configuré comme un ADC d'entrée à extrémité différentielle? PS: je ne suis pas impatient d'utiliser un AMP unique à différentiel, car je suis censé mesurer ces quantités avec une précision aussi élevée que possible, et l'introduction d'un tel AMP diminuerait la précision de mesure de mon système.

Cela laisse donc la question de savoir si je peux mesurer les deux quantités différentiellement? comme indiqué dans l'image ci-dessous, qui alimente simplement les connexions de mesure de tension à l'entrée «+» et «-» d'un ADC à entrée différentielle. Comme la borne négative de la batterie dans ce cas serait au potentiel de masse, peut-elle être alimentée à la borne «-» d'un ADC d'entrée différentielle? (Puisque je n'ai pas beaucoup de connaissances dans le domaine de l'électronique, je ne sais pas si ce serait possible ou non, ou ce que je demande ici est totalement stupide)

Vos commentaires utiles seraient vraiment appréciés,

Merci.

Merci.

... pour autant que j'ai lu à leur sujet (également leurs fiches techniques), si un ADC a des entrées à extrémité unique et différentielle, nous pouvons l'utiliser comme entrée à extrémité unique ADC OU nous pouvons l'utiliser comme entrée à extrémité différentielle ADC . Ce qui signifie que nous ne pouvons pas l'utiliser à la fois comme entrée unique et différentielle.

Ce n'est pas toujours vrai. Par exemple, j'ai récemment utilisé l' ADS1015 sur quelques projets. Sur cette puce, chaque fois que vous changez de canal en cours de lecture, vous avez également la possibilité de basculer entre la mesure asymétrique et la mesure différentielle. (Ce n'est pas une approbation de cette puce pour votre projet. Juste un exemple d'une puce qui n'a pas la limitation que vous pensiez être universelle)

De plus, même si vous disposiez d'un appareil qui devait être configuré comme asymétrique ou différentiel pour tous les canaux en même temps, rien ne vous empêche d'utiliser la terre comme l'une des entrées d'un canal différentiel. Vous pouvez donc simplement le configurer comme différentiel et poursuivre votre conception. La seule chose que vous perdriez est la possibilité d'utiliser la 4ème broche d'entrée à d'autres fins.

Une autre option, si vous prévoyez d'utiliser un conditionnement de signal externe, vous pouvez effectuer une conversion différentielle en asymétrique dans le circuit de conditionnement de signal, et votre ADC ne saura jamais que les signaux sont tout sauf asymétriques. Cela fait essentiellement des amplificateurs montrés dans vos diagrammes des périphériques externes plutôt qu'internes à la puce ADC (et ajoute un certain filtrage dans leurs réseaux de rétroaction pour réduire le bruit).

Je pense que toutes vos solutions proposées sont de bonnes solutions possibles.

Si elle est correctement mise en œuvre, je pense que peu importe si vous optez pour une solution entièrement différentielle ou partiellement asymétrique. Mais en général les circuits différentiels sont moins sensibles aux perturbations externes.

Assurez-vous que les amplificateurs (différentiels) ont le bon gain de tension de sorte que vous utiliserez la gamme complète de l'ADC.

Un autre problème potentiel, puisque vous utiliserez un convertisseur de commutation, il y aura du bruit de commutation sur le courant et la tension mesurés. L'utilisation d'un filtre passe-bas entre la résistance de shunt / batterie et l'entrée de l'amplificateur peut être suffisante pour supprimer suffisamment ce bruit. Une moyenne des valeurs mesurées à partir de l'ADC pourrait également aider et améliorer la précision.

Et bravo pour faire vos devoirs et vous en savez déjà beaucoup plus que de nombreux chercheurs de réponses sur ce forum! :-)

Quelle valeur utilisez-vous pour une résistance de détection? De nombreux chargeurs / moniteurs de batterie Li-Ion 4,3 V utilisent 10 mOhm; à 40A, vous générez 400mV et brûlez 10mOhm * (40A) ^ 2 = 16W. Semble assez gaspillage, sans oublier qu'il sera coûteux de payer pour une résistance de précision à cette cote.

Obtenez une résistance suffisamment petite pour que la tension aux bornes soit négligeable; vous pouvez alors mesurer à la fois la tension et le courant de la batterie.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Vous pouvez également étalonner la chute sur la résistance de détection avec VBAT '= VBAT - IBAT * RSNS.