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spannungsmessung genauigkeit
15.03.2019, 18:09
Beitrag #1
spannungsmessung genauigkeit
hallo,

ich möchte mit einem arduino micro (5V system) die spannung eines Li-Ion akkupacks (nennspannung 24V) überwachen und auf über- (24,4V) und unterspannung (19V) reagieren. die spannung soll auf 0,1V genau gemessen werden.

aktuelle konfiguration:

Sky Toppower STP 3005 labornetzteil
Voltcraft 401 multimeter
25V spannungssensor

den code habe ich diesem artikel entnommen (gleiches sensor-modul).

ergebnisse: (labornetzteil, multimeter, arduino) in volt

Code:
12,0   11,7   12,57 - 12,72
18,0   17,7   18,73 - 18,99
20,0   19,7   20,87 - 21,12
22,5   22,2   23,51 - 23,85
24,5   24,1   24,98 (raw value = 1023, also max)

welches gerät hat hier recht? die größte differenz liegt immerhin bei 1,42V. die formel kann ja an die wirklichkeit angepasst werden - aber wie und an welche?

oder ist eine genauigkeit von 0,1V nicht erreichbar?

als nächster schritt scheint mir eine mittelwertbildung angebracht.

(wer viel misst, misst mist)
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15.03.2019, 18:41 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 15.03.2019 18:42 von Tommy56.)
Beitrag #2
RE: spannungsmessung genauigkeit
Rechnen wir doch erst mal ganz formal:

1. Die Spannung von 25V wird auf 5V geteilt, also Faktor 5 (wir gehen erst mal von einem idealen Spannungsteiler aus).

2. Diese 5V werden durch 1024 (manche sagen 1023 aber das ist ein philosophischer Unterschied) Werte dargestellt also 4,8828125 mV pro Teil

3. ein Umsetzungsfehler von +- 1 Digit ist generell normal, also eine Differenz von 9,76 mV * 5 = +-48,8 mV

Das ist die Abweichung bei idealen Bedingungen, die Du nie erreichst. Das geht beim Spannungsteiler los und hört dabei auf, dass die Referenzspannung (hier die Betriebsspannung) auch nie genau 5V ist. Die eigene Betriebsspannung kannst Du messen. Deine Messwerte sagen, Deine Betriebsspannung ist < 5V.

Es sollte also machbar sein, wenn Du ausgewählte und ausgemessene Widerstände (Spannungsteilergesamtwiderstand <= 10 kOhm, das sind 2,4 mA Dauermessstrom). Du kannst höher gehen, dann musst Du aber noch einen Keramikkondensator (100 pF) parallel zum analogen Eingang schalten und nur in größeren Abständen messen.

Wenn Du es genauer willst, dann brauchst Du einen Differenzverstärker mit einem hochgenauen Spannungsnormal am negativen Eingang, um den Messbereich zu spreizen. Damit ziehst Du Dir aber wieder thermische Abhängigkeiten rein.

Gruß Tommy

"Wer den schnellen Erfolg sucht, sollte nicht programmieren, sondern Holz hacken." (Quelle unbekannt)
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15.03.2019, 18:53
Beitrag #3
RE: spannungsmessung genauigkeit
Hallo,

Hast du das alte 401, oder das neuere HT401 ?
Also wenn du dieses Multimeter hast,
würd ich 2 Sachen dazu sagen:
1) Ist es schon so alt, das ich es nur im Radiomuseum gefunden habe.
Es kostete damals in den 90' ca 5,- DM
Das war damals schon nicht sehr genau.
2) Hinzu kommt das die Elektrolyt Kondensatoren mit der Zeit austrocknen können.
das ist schon die 2 Fehlerquelle.

Hast du das neuere modernere HT401 würd ich dem schon eher glauben.

Zudem hast du eine etwas ungenaue Referenzspannung.
Die kann dazu führen, das dein Messergebniss etwas verfälscht wird.
Da hatte Tommy mal was sehr Interresantes geschrieben.
Schau mal hier.

Immer in Stress
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15.03.2019, 20:23
Beitrag #4
RE: spannungsmessung genauigkeit
@tommy danke für die erläuterungen! im endeffekt soll diese lösung 1) auch auf 3,3V boards laufen und 2) bis zu 100V messen können (PV-zuleitung), da sind handselektierte widerstände für die spannungsteiler gleich die beste lösung.

@chopp das BBC Metrawatt ist mir leider runtergefallen, seither misst es noch ungenauer. deshalb musste ich dieses neumodische teufelszeug verwenden (401 ohne HT) Angel

im ernst: nachdem dieses hobby immer mehr platz greift, geht's nächste woche gleich in den nächsten elektronik shop für ein neues voltmeter.
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15.03.2019, 20:35
Beitrag #5
RE: spannungsmessung genauigkeit
(15.03.2019 20:23)woswasi schrieb:  @tommy danke für die erläuterungen! im endeffekt soll diese lösung 1) auch auf 3,3V boards laufen und 2) bis zu 100V messen können (PV-zuleitung), da sind handselektierte widerstände für die spannungsteiler gleich die beste lösung.

Da würde ich dann einen ESP8266 mit einem eigenen Netzteil und das Ganze gut isoliert vorziehen. Bedenke, dass bei 100V und einem Gesamtwiderstand von 10 kOhm eine Leistung von 1 W über dem Spannungsteiler verbraten wird. Das müssen die Widerstände auch abkönnen.

Gruß Tommy

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