Измерение низкого напряжения переменного тока с помощью микроконтроллера

Это моя первая публикация, поэтому, если я пропущу какую-то форму этикета, я заранее извиняюсь. Я студент бакалавриата, и я пытаюсь построить монитор состояния батареи с внутренним сопротивлением. Этот монитор подает приблизительно 1 ампер переменного тока на фиксированной частоте через свинцово-кислотную батарею 12 В. Это вызовет падение напряжения в диапазоне милливольт, который мне нужно измерить.

В настоящее время я использую Raspberry Pi с АЦП для проведения измерений, однако я не могу принимать отрицательные значения. Я думал об исправлении сигнала, но тогда это противоречит цели наличия переменного тока в первую очередь.

Я могу использовать цифровой мультиметр для измерения переменного тока, но мне не удалось выяснить, как сделать собственную схему, чтобы результаты измерения можно было считывать в АЦП.

Итак, мой вопрос: 1. Как цифровой мультиметр точно измеряет напряжение переменного тока, не искажая сам сигнал (это помогло бы мне его построить), и или, во-вторых, есть ли какой-то тип датчика, который я могу использовать, который будет точно измерять Напряжение переменного тока в диапазоне милливольт или даже микровольт.

Любая помощь приветствуется!

Я приложил очень упрощенную схему. Фиолетовые, R1, C1, L1 и R2 и источник 12 В представляют собой батарею. Терминалы начинаются с R1 и заканчиваются на L1. C2 и R3 являются лишь частью цепи генерации переменного тока, где C2 останавливает циркуляцию 12 В постоянного тока. Я пытаюсь измерить напряжение переменного тока на клеммах.Упрощенная схема

Если ваш АЦП имеет достаточное разрешение и скорость, он может предоставить вашему ПИ достаточно данных для расчета напряжения переменного тока. Можете ли вы предоставить более подробную информацию об АЦП? Например, количество бит (разрешение), полное напряжение и время, необходимое для обработки одного показания.
Не будет ли собственное напряжение батареи компенсировать измерение?
АЦП Битрейт: 16 бит Тип интерфейса: Каналы I2C: 4 канала AN0 AN1 AN2 AN3 или 2 дифференциальных входа Входное напряжение: 2,0-5,5 В Входное напряжение канала: 0-VDD Непрерывный режим: Только 150 мкА Однократный режим: Автоматическое отключение ПРОГРАММИРУЕМАЯ СКОРОСТЬ ДАННЫХ: 8sps-860sps Программируемое управление входным диапазоном, 7 типов входных диапазонов: -0,256 В ~ + 0,256 В, -0,512 В ~ + 0,512 В, -1,024 В ~ + 1,024 В, -2,048 В ~ + 2,048 В, - 4,096 В ~ + 4,096 В, -6,144 В ~ + 6,144 В I2C 7-битные адреса между 0x48-0x4B Размер: 18 мм * 28 мм
«Разве собственное напряжение батареи не будет компенсировать измерение?» Гм.. Вау.. Я не делал этого в реальном сценарии, но этого может быть достаточно, по крайней мере, для проверки концепции. Не могу поверить, что не учел напряжение батареи. Spero дал несколько отличных опций, которые помогут сделать его точным, но спасибо. Кажется, теперь, когда вы упомянули об этом, нет никакой проблемы.

Ответы (1)

Есть несколько возможных подходов:

  1. усилить напряжение с помощью усилителя со связью по переменному току и сместить его к середине диапазона АЦП.

  2. усилить напряжение с помощью усилителя со связью по переменному току и сделать преобразователь переменного тока в постоянный (прецизионный выпрямитель), который будет использоваться в DVM (это может иметь больше потенциальных проблем с интерпретацией шума как сигнала)

  3. усилить сигнал с помощью усилителя со связью по переменному току и синхронно демодулировать выходное напряжение, эффективно умножив его на сигнал включения. Это можно сделать в цифровой области, используя 1. или в аналоговой области, используя аналоговую схему. По сути, это синхронный усилитель, который может обеспечить превосходную производительность, действуя как чрезвычайно узкополосный фильтр, поэтому большая часть шума выходит за пределы полосы пропускания.

Спасибо, я найду время, чтобы изучить эти варианты завтра вечером. Я так сильно потерялся, пытаясь заставить его работать.
Когда я закончу свой проект, я опубликую некоторые результаты здесь. Спасибо за помощь! Я все еще исследую и разрабатываю, но я буду реализовывать некоторые предложения, сделанные здесь.