Подходящий способ измерения тока и напряжения на МК

[BRUTUS]

Всем котам мяв
Построил автономный дивайс на 3S1P сборке литий-иона, то есть 10-12.6в. Батареи стоят через BMS

Заряжается через внешний 3S-зарядник Li-Ion, всё работает как надо, но пока никаких индикаций.
Её и хочу сделать - нужна индикация заряда и потребляемого тока. Естественно по тематике сей ветки - средствами МК. То есть МК должен заменить амперметр и вольтметр изображенные на схеме (в жизни их понятное дело нет).
Заряд я в принципе реализую без проблем, питаем МК через стаб 5в от выхода БМС, назначаем правильный Ареф, через рез.делитель с помощью АЦП мерим наши 10-12.6в, и элементарно высчитываем проценты.
Но как в данном случае грамотно мерить ток? Требование - держать пару тройку ампер (через гнездо питания дивайс не только заряжается, а и периодически используется как 12в пауербанк для аварийного освещения), хотелки - точность до 10мА () и минимальное потребление самого процесса измерения тока (не хочу портить автономность, получилась выдающаяся, еле посадил за неделю ежедневным юзаньем).

P.S. BMS поднебесные дядьки сделали вроде не самый донный и дешевый, с балансером, но есть ли смысл контроллить напряжение каждой банки на всякий пожарный (пока отказался от этой перестраховки)?

Жду ответов кто на что из спрошенного горазд, готов к рекомендациям или пинкам (рекомендациям в более утвердительной форме)

[Мурато Мяуконни]

То есть, вопрос - как измерить ток? Да так же, как и делаете это амперметром - через измерительный шунт.
А дальше можно повыбирать варианты. Например, датчик тока на эффекте Холла - ACS712 в варианте 05B - http://www.prosoft.ru/cms/f/367964.pdf
Силовая цепь электрически развязана от сигнальной, питание датчика 5 В, на выходе аналоговый сигнал 0 - 5 В, измерение тока в двух направлениях. Очень компактный размер и минимум проблем.
Остальные варианты - это вариации на тему дифференциального ОУ в инструментальном включении по схеме для измерения тока в "плюсовом" проводе, когда его потенциал превышает напряж. питания ОУ.

[BRUTUS]

В принципе то, что надо, но ценник на эти датчики конский, увеличит стоимость дивайса на треть. Есть ли аналоги на ток поменьше, но попроще, и соотв. дешевле? Я если честно думал, датчики на эффекте Холла будут избыточными и неточными для типичного замера 20-500мА (основное потребление эксплуатации)

[Мурато Мяуконни]

Окей, тогда самое беспроблемное - перенос шунта амперметра в цепь GND (общего провода) и ОУ с rail-to-rail и однополярным питанием.
Измерение тока в положительном проводе сопряжено с необходимостью питания измерительного ОУ от напряжения, превышающего напряжение положительного провода. Можно выйти из положения с помощью повышающего DC-DC конвертера на фиксированное напряжение, в компактном корпусе, для питания измерительного ОУ. Зато получится взять шунт минимального сопротивления и получить минимальное падение выходного напряжения.
Либо использование усложненных схем с входным делителем, которые не дают большой стабильности.

Кстати, обозначение "VCC-" или "VCC+" - это неправильно. VCC подразумевает только положительный потенциал питания относительно GND. VCC обозначает V collector,collector. Питание, подаваемое в коллекторную цепь транзисторного npn каскада. Так уж принято

[botchin]

BRUTUS, посмотри здесь. Пусть тебе не пугает слово "оптрон"
Схемный узел-Усилитель напряжения шунта для оптрона

Слово идет о датчике тока на токовом зеркале.

[ptr128]

Её и хочу сделать - нужна индикация заряда и потребляемого тока.

Если мерять ток не на шине питания, а на земле, то этот замер сведется к измерению падения напряжения на шунте.

Примерно так:

Спойлер

Так как все равно потом нужно будет калибровать на МК, то шунт на полОма можно сделать самому из нихромовой проволоки от сгоревшего блина электрической плиты. Какой длины она понадобится, можно посмотреть здесь: http://e-cigaboom.ru/product/provoloka- ... ja-h20n80/

Делитель для контроля напряжения сделал в расчете на ATMega с ее встроенным reference voltage 1.1 вольт.

[akl]

...Делитель для контроля напряжения сделал в расчете на ATMega с ее встроенным reference voltage 1.1 вольт.

У какой ATmega встроенный референс 1.1V?
По схемам. Это ничего, что при токе в нагрузке 1A на измерительном резисторе 0,5 Ом упадет 0,5V, а вольтметр об этом даже не узнает?
Предложение botchin более интересно, т.к. замер напряжения можно сделать прямо на клеммах.

[Мурато Мяуконни]

Поставьте шунт не 0,5 Ом, а 0,1 Ом и добавьте ОУ - получите минимальные потери. Делов то

[ptr128]

У какой ATmega встроенный референс 1.1V?

ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P
Selectable 1.1V ADC Reference Voltage

По схемам. Это ничего, что при токе в нагрузке 1A на измерительном резисторе 0,5 Ом упадет 0,5V, а вольтметр об этом даже не узнает?

А как он может этого не узнать, если и вольтметр и амперметр есть одна и та же программа на МК?

Предложение botchin более интересно, т.к. замер напряжения можно сделать прямо на клеммах.

Ну, если Вам легче возиться со схемой, чем с несколькими строчками кода, тогда да

P.S. Раз народ тупит, поясню на пальцах. В предложенной схеме ток измеряется через падение напряжения на шунте с известным сопротивлением. А напряжение на нагрузке как разность напряжения до шунта и падения напряжения на шунте.

[Мурато Мяуконни]

Припаять провод к другому выводу резистора конечно же не сложнее, чем чего-то там писать в программе.

[akl]

...Раз народ тупит, поясню на пальцах. В предложенной схеме ток измеряется через падение напряжения на шунте с известным сопротивлением. А напряжение на нагрузке как сумма напряжения до шунта и падения напряжения на шунте.

По мне, как разность.

[Мурато Мяуконни]

И как раз эту вот сумму или там разность, без разницы как её назвать, придётся высчитывать программно, умножать измерений ток на константу сопротивление шунта. А зачем? Если проще всего лишь перепаять один провод в другую точку.

[ptr128]

По мне, как разность.

Точно! Сейчас исправлю. Сам туплю...
Спасибо, что заметили!

[Мурато Мяуконни]

В любом случае нет каких-то преимуществ в программном вычислении выходного напряжения перед непосредственно измерением. Потому что мало того, что программно придётся умножать ток на коэффициент (сопротивление шунта) и вычитать, так ещё и будет накапливаться погрешность вычисления.

[Мурато Мяуконни]

Кстати, совсем забыл, есть же еще измерительные датчики тока верхнего плеча как раз для нужд контроля тока в батарейном питании и зарядке. Например, INA139, INA169 Представляет собой дифференциальный операционник с однополярным питанием со встроенными делителями входа и транзисторным выходным каскадом, с очень низким собственным потреблением.