12V Batterie mit MCP 3008 messen

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Hallo zusammen und guten Abend!

    Ich habe hier schon viel gelesen und mir hat das ein oder andere hier auch schon echt weitergeholfen bzw. meinen Pi gerettet ;;)

    Und ja, ich weiß auch das es zu meinem Thema schon mehrere Beiträge und Anleitungen gibt jedoch habe ich noch immer ein Problem und brauche jetzt eure Hilfe!

    Ich möchte eine ( bzw. mehrere parallele ) 12V Gel-Batterien mit einem Raspberry messen.

    Nach dem Lesen von mehreren Anleitungen und Beiträgen habe ich mich an das Projekt gewagt. Ich sollte jedoch erwähnen das ich von Elektrotechnik nur, mehr oder weniger, Grundkenntnisse habe, jedoch aber gerne bereit bin etwas zu lernen!

    Um kurz den Aufbau zu erläutern:

    Wir befinden uns auf einem Acker und haben weder Strom noch Internet. Lediglich eine Solaranlage ( mit Laderegler ) und mehrere 12V Batterien stehen zur Verfügung. Sinn und Zweck soll sein remote ( sprich zu Hause oder auf dem Handy ) zu schauen ob die Batterien voll sind. Als Oberfläche zur Verwaltung habe ich mich für pimatic entschieden!

    Der Pi hängt mit einem DC/DC StepDown Modul an den Batterien und soll diese auch gleichzeitig messen. Als A/D Wandler habe ich den MCP3008 zur Verfügung.
    Ebenso habe ich einen Spannungsteiler mit R1 5600 Ohm und R2 1000 Ohm ( für 22V ) ausgelegt gebaut um auf nie mehr als 3,3V zu kommen.

    Prinzipiell habe ich alles zusammengebaut und auch funktionsfähig getestet.

    Einziges Problem ist die extrem schwankende Spannung - bzw. die digitalen Werte des MCP 3008. Diese schwanken teilweise zwischen mehreren V - mal mehr und mal weniger.

    Angeschlossen ist alles nach Erik Bartmann bzw. http://dl3ndd.de/


    Ich hab schon mehreres versucht nur leider keine Idee mehr. Ich bitte um Hilfe!

  • Hallo Fritzbox360,

    herzlich Willkommen in unserem Forum!



    Angeschlossen ist alles nach Erik Bartmann bzw. http://dl3ndd.de/


    Ich hab schon mehreres versucht nur leider keine Idee mehr. Ich bitte um Hilfe!

    Kannst Du mal Deine Schaltung zeichnen und hier posten? Ein gutes Programm hierfür ist Fritzing.

    Es bringt nämlich nichts, wenn Du sagst, Du hast eine Schaltung aufgebaut wie der und der. DEINE AKTUELLE SCHALTUNG enthält den Fehler und den finden wir nur in DEINER AKTUELLEN SCHALTUNG.

    Ich habe schon einige MCP3x0y verbaut und programmiert und weiß, dass die recht gut funktionieren.

    Wenn die Werte extrem schwanken, dann fehlt wohl eine gemeinsame Masseleitung (GND).

    Oder Deine Leitungen fungieren als Antenne ...

    Oder Du versuchst, alle Bits auszuwerten (ich würde mal 2 oder 3 Bits weniger auslesen - geht schneller und die Werte schwanken dann nicht mehr so).

    Oder Du ermittelst den Mittelwert über 5 bis 10 Messungen. Dann heben sich Extremwerte auch heraus.

    Aber Schwankungen in den von Dir beobachteten Größenordnungen dürfen nicht auftreten...

    Welches Modell des MCP3008 setzt Du ein? Und wie liest Du ihn aus?

    Beste Grüße

    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

    Linux is like a wigwam, no windows, no gates, but with an apache inside dancing samba, very hungry eating a yacc, a gnu and a bison.

    Einmal editiert, zuletzt von Andreas (24. September 2015 um 21:24)

  • Hallo Andreas,

    danke für die Antwort! Ich gebe dir Recht, ohne die aktuelle Schaltung bei mir im Keller wird es schwer ;)

    Ich habe mich daher bemüht und meinen kompletten Aufbau versucht mit fritzing darzustellen. Habe das zum ersten mal gemacht und bin noch nicht ganz vertraut mit dem Programm. Alles andere wie das Messen der Temperatur und das Schalten des Relais funktioniert auch problemlos. Lediglich der MCP 3008 zum Messen der Spannung macht Probleme.

    Kurz zur Erläuterung der obere Widerstand bei dem Spannungsteiler ist ein 5,6k Widerstand der untere ein 1k Widerstand.

    Das Relay hab ich irgendwie nicht in dem Programm gefunden und das einbinden des Bildes wollte auch nicht so wie ich ... Es ist dieses hier Link ! Der Jumper bei JD-VCC und VOC ist drauf - sprich die beiden sind verbunden.

    Bezüglich dem Auslesen den MCP 3008 habe ich jetzt schon versucht zu runden und einen Mittelwert aus 20 Werten zu bilden. Klappt irgendwie nur bedingt ... Ich werde gegen Abend mal meinen Code posten. Bin aktuell noch unterwegs!

    Schon mal vielen Dank fürs Anschauen und die Mühe! Bei Fragen oder Problemen einfach melden ;;)

  • Hallo Fritzbox360,

    die Schaltung habe ich jetzt nur überflogen.

    Zur Spannungsmessung über MCP3008:
    Ich vermisse eine gemeinsame Masseleitung. Meines Erachtens hast Du kein gemeinsames Massepotential, auf das die Messung bezogen werden könnte. Dies erklärt dann auch die von Dir beobachteten Schwankungen.

    Du hast einen Motortreiber-IC verbaut. Wenn ein Motor gestoppt wird, dann induziert er eine Spannung, die der ursprünglich angelegten entgegengesetzt ist und diese übersteigen kann. Um in diesem Fall keinen Schaden am RPi zu erleiden, werden üblicherweise sog. Freilaufdioden in die Schaltung eingebaut. Unter diesem Stichwort solltest Du brauchbare Schaltungen finden. Erik Baumann sollte dergleichen auch in seinem Buch haben.

    Beste Grüße

    Andreas

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    Einmal editiert, zuletzt von Andreas (25. September 2015 um 19:24)

  • Der ULN Treiber IC hat schon die Freilaufdioden eingebaut, das sollte also kein Problem sein, aber bei unterschiedlichen Massepotentialen kommt es fast immer zu Problemen. Den RPi könnte man eigendlich, falls nicht noch ein UMTS Stick o.ä. im Einsatz ist, auch durch ein ESP8266 Modul mit exterener Antenne ersetzen. Das wäre dann sicher effektiver und die Akkus bleiben länger voll.

  • Hallo und danke für die Antworten!

    Zitat

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Ich vermisse eine gemeinsame Masseleitung. [/font]

    Das verstehe ich noch nicht so ganz. Ich habe bereits mit der Masse etwas experimentiert jedoch bin ich zu keinem anderen Ergebnis gekommen. Meinst du damit ich solle alle Masseleitungen zusammenlegen z.B. hinter das StepDown Modul? Oder wie ist dies zu verstehen?

    @[font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"] Fliegenhals [/font]

    Den Pi hatte ich gerade da :) Das Modul werde ich mir mal anschauen!

    Grüße

  • In deinem Schaltplan hat der Temp. Sensor u. der D/A Wandler keine Masseverbindung zum RPi. Das mit dem Spannungsteiler würde ich so auch nicht machen ( da kann im Fehlerfall schnell mal was kaputt gehen ), sicherer wäre es vielleicht einen LM4040-10 zu verwenden, über diesen fallen immer genau 10V ab und den Rest der Spannung könnte man dann mit einem D/A Wandler auswerten.

  • Hallo Fritzbox360,

    Deine Schaltung weist noch eine weitere Unschönheit auf. Du beziehst die Referenzspannung aus den 5V der Versorgungsspannung. Selbst wenn Du einen konstanten Wert messen würdest, so könntest Du diesem nur in dem Maße trauen, wie Deine Versorgungsspannung schwankt bzw. stabil ist. Ob das Deine Probleme erklärt, könntest Du herausfinden, wenn Du am MCP Eingang mal eine unbelastete Batterie (1,5V) ranhängst. Diese kannst Du dann als niederohmig und konstant annehmen. Alles was Du jetzt mißt, sind Störungen Deiner Schaltung - einschließlich der Versorgungsspannung.
    Was man einem Schaltbild zudem nicht entnehmen kann ist, wie die konkrete Verkabelung aussieht. Nicht nur die Masse kann wegrutschen, die Versorgung kann es auch. Das hängt allein von der Art der Verkabelung ab. Versuche, die stromhungrigen Relais über eine eigene Leitung an die Versorgungsspannung zu legen. Andernfalls ist Dein nächstes Problem nämlich, daß Du beim Schalten der Relais auf einmal falsche Werte mißt...
    Ansonsten spendiere Deiner Schaltung eine Referenzspannungsquelle. Ein TL431 kosten weniger als eine €. Dann könntest Du zur Not Spannungsversorgung und Referenzspannung Deines MCP aus diesem beziehen und hättest Ruhe. Ist zwar nicht ganz akademisch korrekt aber immer noch besser, als ohne Referenzspannungsquelle zu arbeiten.

    Gruß

    schnasseldag

  • Hallo zusammen,

    danke für die Tipps! Habe mich jetzt zu dem Thema "Referenzspannung" etwas informiert. Ergibt soweit auch Sinn und darin könnte wirklich das Problem liegen.

    Die Idee von schnasseldag mit der Batterie wäre einen Versuch wert! Jedoch verstehe ich das noch nicht so ganz...

    Prinzipiell ist doch Masse = Masse somit sollte es doch egal sein wo ich die Masse abreife - oder? Also ob vor oder hinter dem StepDown Modul oder direkt von der Batterie?

    Aktuell benutze ich ja als VRef die 3,3V des PIs - die ist doch soweit eigentlich konstant und sollte nicht schwanken? Wo wäre da jetzt der unterschied zur Batterie?

    Wenn ich eine Batterie anschließe müsste ich diese ja mit + an VRef hängen - Muss ich den Minuspol dann mit AGND oder DGND vom MCP3008 verbinden?

    Zitat

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]In deinem Schaltplan hat der Temp. Sensor u. der D/A Wandler keine Masseverbindung zum RPi.[/font]


    Doch prinzipiell schon, sieht nur auf dem Bild doof aus! Die schwarze Masseleitung die vom PI weggeht geht auch oben rechts auf die Masseschiene. Sprich die beiden haben auch Kontakt!


    -----EDIT----

    Jetzt wo ich die Antwort schnasseldag nochmal lese verstehe ich glaube ich erst wie es gemeint war. Ich soll anstatt meiner 12V Batterie einfach mal eine normale 1.5V Batterie an den Eingang hängen und gucken ob ich da meine 1.5V messen kann? Also nichts mit Referenzspannung ;;) Werde ich mal versuchen!

    Einmal editiert, zuletzt von FritzBox360 (26. September 2015 um 16:02)

  • Zitat

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]
    " In deinem Schaltplan hat der Temp. Sensor u. der D/A Wandler keine Masseverbindung zum RPi.[/font] "

    Doch prinzipiell schon, sieht nur auf dem Bild doof aus! Die schwarze Masseleitung die vom PI weggeht geht auch oben rechts auf die Masseschiene. Sprich die beiden haben auch Kontakt!

    Mit dieser Logik hättest Du aber bei jeder Kabelkreuzung einen Kurzschluß. ;) Das mit der 3,3V Referzspannung ist eigendlich schon ok, aber auch bei den 3,3V kann es leichte Schwankungen geben, die die Spannungsmessung beeinflussen können und wesendlich genauer wäre halt eine externe und unbelastete Referenzspannung. Das evtl. Problem mit dem Spannungsteiler, hatte ich ja schon erwähnt, im Fehlerfall o.ä. ist der D/A Wandler o. sogar der RPi in Gefahr, wenn die Messpannung viel größer als Uref ist.

    Einmal editiert, zuletzt von Fliegenhals (26. September 2015 um 16:53)

  • Hallo Fritzbox360,


    Prinzipiell ist doch Masse = Masse somit sollte es doch egal sein wo ich die Masse abreife - oder? Also ob vor oder hinter dem StepDown Modul oder direkt von der Batterie?

    Dem ist leider nicht so. Stell Dir vor, Du hättest eine Autobatterie, zwei etwa 6m lange Drähte (sagen wir mal "dünne" Drähte - so Klingeldraht), die Du an die Batterie anklemmst (einer ist rot und geht an Plus, ein zweiter schwarz und geht an Minus=Masse) und an das Ende Klemmst Du den Anlasser Deines Autos.

    Wird sich der Anlasser drehen? Das wird er wohl nicht (eher glühen Deine Drähte), wenn die "Drähte" dünn genug sind und nahezu die gesamte Spannung an ihnen abfällt. Die Spannung verteilt sich dann in etwa so:
    roter Draht = 5,9V
    Anlasser = 0,2V
    Massedraht = 5,9V
    = in der Summe also die 12V Deiner Batterie

    D.h. pro Meter Draht hast Du einen Spannungsabfall von knapp 1V (genauer gesagt 11,8/12 Volt). Auch auf dem schönen schwarzen (Masse-) Draht findest Du pro Meter Leitung einen Spannungsabfall von 1V/Meter.
    Schließt Du jetzt eine kleine 12V Klingel an den roten und schwarzen Draht direkt am Anlasser, dann sieht die auch nur die 0,2V - und wird nicht klingeln. Lösung - Du ziehst 2 weitere Drähte von der Batterie zu Deiner Klingel. Diese Drähte werden unmittelbar mit der Batterie verbunden und haben keinen weiteren Kontakt zu den Leitungen des Anlassers. Nun stehen Dir an der Klingel Deine 12V zur Verfügung. Es ist mithin nicht egal, an welcher Stelle man Strom abgreift - egal ob Masse oder ein anderes Potential.

    Nun ersetzt Du den Anlasser mal gedanklich durch ein Relais (zieht viel Strom - im schlimmsten Fall sogar pulsartig) und die Klingel durch Deine Schaltung (zieht wenig Strom). Wenn Du dann immer schön punktförmig von der Spannungsquelle weg Deine Verbraucher anfährst, dann ist zunächst mal die Grundlage für eine weitere Problemsuche geschaffen (z.B. Störungen wg. fehlender Referenzspannungsquelle...).

    Natürlich mußt Du nicht jedes IC separat anfahren. Solange sie nicht viel Strom ziehen, kannst schon einige an einen Versorgungsstrang hängen. Aber Du solltest gedanklich separieren in Steuerungsteil (wenig Strom) und Leistungsteil (viel Strom). Im Modellbau geht man manchmal auch her und stellt 2 völlig getrennte Spannungsquellen zur Verfügung. Eine für den Empfänger, Rudermaschine etc. und eine für den Antrieb (Motor).

    Ich hoffe, das war ein wenig verständlich?!

    Schöne Grüße

    schnasseldag

  • Guten Abend zusammen!

    Erst mal ein großes Lob an schnasseldag für deinen Beitrag. Macht zumindest für mich die Sache wieder etwas verständlicher! Merci!

    Vielleicht sollte ich euch noch darüber aufklären das die vier Relais aktuell nichts machen. Es ist lediglich ein Kanal angeschlossen jedoch hängt da noch kein Verbraucher dran, sprich aktuell zu vernachlässigen!

    Ich habe mir heute Abend mal den Spaß erlaubt das ganze wie oben beschrieben mit einer 1.5V Batterie getestet. Davor habe ich nochmal alles auseinandergebaut und etwas anders aufgestellt. Dabei ist mir folgendes aufgefallen:

    1 --> Hängt nichts am MCP3008 dran jedoch starte ich meine Messung schwanken die Werte zwischen 0-120. Ist irgendwie komisch aber okay.

    2 --> Hänge ich dann die 1.5V Batterie direkt dran ( + auf CH0 des MCP3008 und - auf die AGND des MCP3008 ) bekomme ich wunderschöne konstante Werte 494 +/- 2 --> rechne ich das ganze um ( 3,3/1024 ) * 494 = 1,5919 runden wir großzügig auf 1,592 und nehmen den Multimeter zur Hand. Dessen Wert liegt bei 1,593 :thumbs1: - alles alles cool!

    3 --> Hänge ich die 1.5V Batterie nicht direkt sondern mit dem Spannungsteiler dran hab ich sehr komische Werte. Irgendwie immer ansteigend ( 0-230) und dann wieder fallend ( 230-0) ... Liegt aber vielleicht an der extrem kleinen Spannung die dann nach dem Teiler übrig bleibt.

    4 --> Hänge ich eine 12V Batterie ohne Verbraucher mit dem Spannungsteiler dran ist alles gut. Da stimmen die Werte. Tatsächlich ... :s

    5 --> Nehme ich die 12V Batterie an dem der Pi und die FritzBox hängt und messe diese ( wie geplant ) habe ich deutliche Schwankungen ( jedoch nicht mehr ganz so extrem ) aber die Volt stimmen nicht. Die Batterie hat laut Multimeter 11.89V der Pi misst aber nur 10.9V +/- 0,4V Schwankung also knapp 1V unterschied!

    6 --> Nehme ich meine PowerBank für das Handy hänge dort nur den Pi dran. Lasse an der 12V Batterie StepDown bzw. Up für die Fritzbox dran und schalte diese ein habe ich wunderschöne Werte. Zwar mit etwas Schwankungen aber absolut in Ordnung!


    Fazit:

    Ich bin verwirrt! Theoretisch funktioniert ja alles - nur warum kann ich den Pi nicht gleichzeitig über die Batterie laufen lassen? Warum habe ich einen unterschied von ca 1V und deutlich mehr Schwankungen? Muss ja dann doch irgendwie mit dem Aufbau zusammenhängen - oder?

    Bin über jeden Tipp / Hinweis dankbar ;;)

    Schönen Abend noch! Ich brauche jetzt erstmal ne kleine Pause

    Einmal editiert, zuletzt von FritzBox360 (27. September 2015 um 21:35)


  • 1 --> Hängt nichts am MCP3008 dran jedoch starte ich meine Messung schwanken die Werte zwischen 0-120. Ist irgendwie komisch aber okay.


    Offene Eingänge wirken wie Antennen - zumindest, wenn man so hochohmig mißt, wie es ein MCP3x08 eben macht. Da er aufgrund seiner Hochohmigkeit das Signal nicht dämpft, mißt Du einfach 50Hz Netzbrummen, Radiosender... Wenn Du den Eingang testweise mit einem 100k Widerstand gegen Masse ziehen würdest, dann solltest Du eine schöne 0 sehen. Wenn Deine zu messenden Spannungsquellen niederohmig sind (und so klingt es, wenn Du die Ladespannung messen willst), dann kannst Du getrost auch auf 10k heruntergehen (die Entladung mal außer Acht gelassen).
    Das ist also erklärbar.


    2 --> Hänge ich dann die 1.5V Batterie direkt dran ( + auf CH0 des MCP3008 und - auf die AGND des MCP3008 ) bekomme ich wunderschöne konstante Werte 494 +/- 2 --> rechne ich das ganze um ( 3,3/1024 ) * 494 = 1,5919 runden wir großzügig auf 1,592 und nehmen den Multimeter zur Hand. Dessen Wert liegt bei 1,593 :thumbs1: - alles alles cool!


    So soll es sein.


    3 --> Hänge ich die 1.5V Batterie nicht direkt sondern mit dem Spannungsteiler dran hab ich sehr komische Werte. Irgendwie immer ansteigend ( 0-230) und dann wieder fallend ( 230-0) ... Liegt aber vielleicht an der extrem kleinen Spannung die dann nach dem Teiler übrig bleibt.


    Hm, hier kommt es ggf. auf die Hochohmigkeit Deines Spannungsteilers an. Wenn der aus MOhm-Ohm Widerständen zusammengebaut ist, dann gilt das unter 1 gesagte. Dann liegt die durch die Batterie eingeprägte Spannung in der Größenordnung Deiner eingekoppelten Störungen. Näheres läßt sich aus der Ferne nicht diagnostizieren.


    4 --> Hänge ich eine 12V Batterie ohne Verbraucher mit dem Spannungsteiler dran ist alles gut. Da stimmen die Werte. Tatsächlich ... :s


    Was für ein Spannungsteiler wirkt denn jetzt?


    5 --> Nehme ich die 12V Batterie an dem der Pi und die FritzBox hängt und messe diese ( wie geplant ) habe ich deutliche Schwankungen ( jedoch nicht mehr ganz so extrem ) aber die Volt stimmen nicht. Die Batterie hat laut Multimeter 11.89V der Pi misst aber nur 10.9V +/- 0,4V Schwankung also knapp 1V unterschied!


    Auch hier stellt sich wieder die Frage nach der Dimensionierung des Spannungsteilers. Zudem kann es sein, daß Du nicht die Spannung der Batterie mißt, sondern die Schwankung der 3,3V des Raspi, da Du ja ohne stabilisierte Referenzspannung arbeitest. 10% Schwankung halte ich jedoch für zuviel, um es allein mit diesem Unstand erklären zu können.


    6 --> Nehme ich meine PowerBank für das Handy hänge dort nur den Pi dran. Lasse an der 12V Batterie StepDown bzw. Up für die Fritzbox dran und schalte diese ein habe ich wunderschöne Werte. Zwar mit etwas Schwankungen aber absolut in Ordnung!


    Hm. Ich glaube ohne ein Foto Deines Versuchsaufbaus und der Beantwortung o.g. Fragen kommen wir hier nicht weiter. Grundsätzlich kann es sein, daß Fehlmessung und Schankung auf unterschiedliche Probleme zurückzuführen sind. Absolute Falschmessung kann im Fehlen der Referenz begründet sein, Schwankungen durch Störungen bzw. unterschiedlicher Last des Raspi. Absolute Falschmessungen können auch in einer zu kurzen Wandlungszeit liegen, wenn der Eingangskondensator des MCP innerhalb der Wandlungszeit nicht mehr vollständig aufgeladen werden kann. Das passiert bei dem Baustein gern, wenn der SPI-Bus mit mehr als 1MHz getaktet wird. Ich hatte mal irgendwo wunderhübsche Tabellen im Internet gelesen, wie schnell man mit Raspi und MCP3008 messen kann. Leider hatte der Autor dabei vergessen, seine Messung mal auf Plausibilität zu überprüfen :) . Naja, aber das ist ein anderes Thema.

    Du kannst noch einen Schuß aus der Hüfte machen und Deinem MCP-Singang einen Tiefpaß voranstellen (z.B. 47Ohm/100nF-Keramik). Das formt einen Tiefpaß einer Grenzfrequenz von etwa 30kHz und würde Oberwellen der Schaltregler dämpfen. Allerdings würde das die unterschiedlichen Verhalten von Punkt 5 und 6 immer noch nicht erklären.

  • MoinMoin,

    erneut vielen Dank für die Antwort!

    Das mit der "Antenne" habe ich auch schon vermutet. Somit ist dieser Punkt soweit in Ordnung.

    Zum Spannungsteiler:

    Wie oben bereits erwähnt besteht dieser aus R1=5,6k Ohm und R2=1k Ohm - ist für 22V ausgelegt und funktioniert. Sprich ich kann je nach Eingangsspannung U1 einen konstanten Wert zwischen 0-3,3V messen.

    Bilder vom Aufbau kann ich ggf. heute Abend schicken. Sieht nur etwas verwirrend und unübersichtlich aus mit den ganzen Kabeln.

    Ich habe gestern noch etwas mit dem MCP3008 gespielt und dann doch noch eine Frage zu den Anschlüssen.

    Der MCP hat einmal den 14er AGND Anschluss für Analoge Masse und einmal den 9er DGND Anschluss für Digitale Masse. In der aktuellen Schaltung liegen die beiden zusammen auf der Masse des PIs. Wenn ich es richtig verstanden habe ist in diesem Falle der AGND Anschluss ja sozusagen die Gegenstelle zu den analogen Eingängen CH1-8. Sprich das Spannungspotential aus meinem Spannungsteiler bezieht sich von CH1 auf die Analoge Masse. Anhand der Referenzspannung an 15 VREF wird dann mein digitaler Wert gebildet.

    Sollte dies so stimmen, wäre es doch durchaus sinnvoll AGND auf das Minus der Batterie zu legen. Sprich die beiden GNDs zu trennen. Oder? Wäre zumindest ein Versuch wert ;;)

  • Hallo Fritz,

    ich zitiere mich nochmal ;)


    Zur Spannungsmessung über MCP3008:
    Ich vermisse eine gemeinsame Masseleitung. Meines Erachtens hast Du kein gemeinsames Massepotential, auf das die Messung bezogen werden könnte. Dies erklärt dann auch die von Dir beobachteten Schwankungen.

    Aus Deinen Beobachtungen, die übrigens sehr ausführlich sind, folgt für mich:
    1. Du brauchst, wie ich in meinen beiden Posts am Anfang vermutet und dann bekräftigt habe, eine gemeinsame Masse, bestehend aus:
    - GND des RPi
    - Minus-Pol der Spannungsquelle, die Du prüfen willst
    - Minus-Pol der Referenzspannung (Hierfür ist meines Erachtens auch der RPi geeignet, da er 3,3 V abgibt, sofern er an eine ausreichende Betriebsspannung angeschlossen ist. Ansonsten läuft er ja nicht. Wenn Dir die Batterie eine stabilere Referenzspannung abgibt, dann nutze die Batterie.
    - GND des MCP3008
    - AGND des MCP3008
    - GND des Step-Down-Moduls (alles, was es an GND und xGND zu bieten hat)

    2. Dann erst die anderen Leitungen anschließen

    3. Alle Messungen, die Du dann (nach 1. und 2.) machst, machen erst Sinn, auf Störungen beurteilt zu werden. Ich kann mir zwar keine Ursachen für großartig streuende Messungen vorstellen.

    Unser alter Physiklehrer hat uns eingetrichtert, dass Spannungen Potentialdifferenzen sind und man ein gemeinsames bekanntes - am besten Null- - Potential benötigt, um Potentialdifferenzen auf ein gemeinsames Niveau beziehen zu können.

    Ähem: Unser alter Physiklehrer hatte auch eine - wie er fand - geniale Idee zur Abfallvernichtung. Er wollte mit einer im Detail noch nicht vorhandenen Maschine (Super-Presse) Abfall soweit bis zum plasma-ähnlichen Zustand verdichten. Seiner Aussage zufolge wäre die Dichte des Abfalls dann so groß, dass es einfach durch die Erde absackt, bis es irgendwann irgendwo landet, wo es nicht mehr weitergeht. Oder im Eisenkern aufgeht...


    Beste Grüße und gutes Gelingen!

    Andreas

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    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

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    Einmal editiert, zuletzt von Andreas (28. September 2015 um 22:29)

  • Hallo zusammen,

    sorry das ich mich lange nicht gemeldet habe - hatte viel zu tun es war insgesamt etwas stressig und ich hatte keine Zeit hier weiter zu machen.

    Jetzt habe ich mal folgendes verändert.

    Zum einen alle Masse Möglichkeiten auf eine Schiene hinter dem StepDown Modul gehängt. Dort ist jetzt angeschlossen:

    Minus Batterie | GND StepDown | GND Raspberry | GND Relais | AGND MCP | DGND MCP | GND ULN2003 | GND 18B20 ( Temp )

    Ebenso ist die FritzBox samt StepUp Modul weggefallen da ich nun einen passenden UMTS Stick habe.

    Der Aufbau ist einmal nochmal schematisch mit Fritzing dargestellt. Der eigentliche vor Ort Aufbau sieht etwas anders aus. Aber dafür habe ich Bilder gemacht - auch wenn ich selbst finde, dass diese nur schwer zu überschauen sind.

    Ich habe jetzt noch größere Probleme wie davor - Ich messe mit dem Script "lediglich" 10.291V obwohl die Batterie laut Multimeter 12.38V hat. Am Spannungsteiler kommen 1.881V an. Rechne ich das jetzt um ( (22/3,3)*1,881 müsste ich auf 12,54V kommen. Was zwar nicht direkt stimmt aber wäre schonmal näher dran. Kann es auch einfach am Spannungsteiler liegen. Alle anderen benutzen nämlich ein 100k Poti und "pegeln" das selbst ein. Ich hab mit den im Keller gefundenen Widerständen gerechnet und die oben gefundene Konstellation benutzt. Kann es ggf. auch an der Bemessung bis zu 22V liegen? Ich wollte einfach auf eine Nummer sicher gehen aber dadurch sollten sich ja nicht solche Unterschiede ergeben. Habe selbst gelesen, dass man den Teiler selbst lieber etwas größer auslegen soll.

    Hat da jemand eine Idee warum ich jetzt deutlich weniger Spannung mit dem MCP3008 messen kann? Bin für jede Hilfe echt dankbar da ich so langsam mit meinen Ideen am Ende bin.

    Im Anhang ein paar Bilder + Script welchen ich gerne erklären kann bei Bedarf. Basiert auf Erik Bartmann seinen Scripts!

  • Hallo Fritz,

    aus meiner Sicht haben die Tips, die wir Dir nahe gelegt haben, "nur" das Ziel verfolgt, dass Du möglichst konstante Messungen erzielst. Dazu hast Du jetzt gar nicht verraten...

    Wie verhält es sich denn da jetzt?

    Zu Deinen "Messabweichungen":
    Hast Du mit den Widerständen gerechnet, die die Widerstände lt. Farbcodierung haben sollten - oder mit den "wahren" Werten, also mit erhaltenen Messwerten?

    Ansonsten kann ich mir vorstellen, dass sich im ganzen Schaltaufbau Kontaktwiderstände ungünstig ergänzen. Solche Steckbrett-Schaltungen sind ja für den schnellen Zusammenbau zum Auspropbieren gedacht, nicht für echte Anwendungen.

    Ich könnte mir vorstellen, wenn Du die Schaltung - so sie jetzt im Sinne: stabile Messwerte denn jetzt funktioniert - 1:1 auf eine Lochrasterplatine überträgst, keine fliegenden Kabel hast, alles sauber verlötet ist, dass dann auch die am MCP3008 gemessenen Werte den Erwartungswerten näher kommen.

    Beste Grüße

    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
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    Einmal editiert, zuletzt von Andreas (1. Oktober 2015 um 21:50)

  • Hallo Fritzbox360,

    ich fürchte, so kommen wir nicht weiter. Jetzt hast Du eine Masseschleife eingebaut.
    Zunächst mal die ersichtlichen Dinge.
    Der Spannungsteiler von 1k und 5,6k bringt also 1/6,6. Bei 22V sind das 3,333...V. Du rechnest im Script mit 3,3V (das ist zwar nicht Dein Hauptproblem, verdeckt aber zusätzlich die Fehlerursache). Dann gibt's ein Offset von 20, das sich mir nicht erschließt. Dein Spannungsteiler ist jedoch nicht das Problem. 12,38V an der Batterie * 1/6,6 = 1,876V (rechnerisch). Du mißt real jedoch 1,881V. D.h. Dein Fehler liegt bei 1,881V/1,876V = 1,0027. D.h. 0,27%.

    Also liegt das Problem an etwas anderem. Ich denke, daß Beste ist, wenn Du die Schaltung Schritt für Schritt neu aufbaust. Und zwar mit einer Stromversorgung für den Raspi und auf dem Steckbrett lediglich den MCP3008 und den Spannungsteiler. Ende! Damit vermeidest Du Seiteneffekte, die sich aus der Ferne schwer beurteilen lassen. Zudem schmeißt Du aus dem Script diesen Mittelwertfilter raus und postest mal die rohen Digits, die der Wandler ausspuckt. Bei einer so idealen Konstantspannungsquelle wie der eines Akku würde ich nämlich auch keine Schwankungen im Meßwert erwarten! Wenn bereits bei dem Aufbau Schwankungen von mehreren Digits auftreten, dann muß man ggf. Deiner (fehlenden stabilen) Referenzspannungsquelle nachgehen.

    Gruß

    schnasseldag
    Automatisch zusammengefügt:
    Huch, da war Andreas einen Tick schneller. Mein Post bezog sich auf Fritzbox' Nachricht.
    Automatisch zusammengefügt:
    Noch ein kleiner Nachtrag der Erklärung, warum mir an einem schrittweisen (Neu-)Aufbau der Schaltung liegt...

    Der Stepdown Converter wird ordentlich Strom ziehen. Wo der Akku steht (also wie weit weg er ist und wie dick die Zuleitungen sind), wissen wir jedoch nicht. Ich vermute mal, der kommt irgenwie über die Lüsterklemmen rein. Damit haben wir aber ggf. schon einen signifikaten Spannungsabfall VOR dem Spannungsteiler. Wenn Fritzbox uns nun brav die Spannung seines Akkus nennt, die er genau an diesem gemessen hat, dann ist daß eigentlich nicht hilfreich. Sein AD-Wandler mißt nämlich die geteilte Spannung am Spannungsteiler. Und an diesem Punkt will ich meine Hand nicht in's Feuer legen, daß da nicht vielleicht schon weniger Spannung ankommt (eben durch die Belastung des Step-Down Wandlers). Und da wären wir genau beim "Anlasser und den zwei Klingeldrähten"...
    Das ist nur ein Aspekt. Es gibt sichr noch viele andere. Das Einfachste wird daher sein, die Schaltung neu aufzubauen. Das Problem läßt sich dann einfacher einkreisen...

  • MoinMoin zusammen,

    vielen Dank an Andreas und schnasseldag für eure Antworten! Ich bemühe mich alles die Tage entsprechend umzusetzen und werde mich dann mit einem kleinen Bericht melden ;;)

    Ein paar von euren Fragen versuche ich euch so zu beantworten.

    Zitat

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Der Stepdown Converter wird ordentlich Strom ziehen. Wo der Akku steht (also wie weit weg er ist und wie dick die Zuleitungen sind), wissen wir jedoch nicht. Ich vermute mal, der kommt irgenwie über die Lüsterklemmen rein. Damit haben wir aber ggf. schon einen signifikaten Spannungsabfall VOR dem Spannungsteiler. Wenn Fritzbox uns nun brav die Spannung seines Akkus nennt, die er genau an diesem gemessen hat, dann ist daß eigentlich nicht hilfreich. Sein AD-Wandler mißt nämlich die geteilte Spannung am Spannungsteiler. Und an diesem Punkt will ich meine Hand nicht in's Feuer legen, daß da nicht vielleicht schon weniger Spannung ankommt (eben durch die Belastung des Step-Down Wandlers). Und da wären wir genau beim "Anlasser und den zwei Klingeldrähten"... [/font]

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Das ist nur ein Aspekt. Es gibt sichr noch viele andere. Das Einfachste wird daher sein, die Schaltung neu aufzubauen. Das Problem läßt sich dann einfacher einkreisen...[/font]

    Jap, genau der Strom vom 12V Akku kommt über die Klemmen rein. An den Klemmen hängt auch direkt der Spannungsteiler dran. Die obroge Messung mit dem Multimeter wurde an dieser Klemme und nicht am Akku getätigt. Aber dein Ansatz ist interessant. Die Zuleitung ist aktuell zwar nur knapp 0.5m lang jedoch könnte mich mir das mal näher anschauen. Ich werde berichten!


    Zitat

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Hast Du mit den Widerständen gerechnet, die die Widerstände lt. Farbcodierung haben sollten - oder mit den "wahren" Werten, also mit erhaltenen Messwerten?[/font]

    Um ehrlich zu sein habe ich anfangs festgestellt, dass ich keine 12V auf meinen A/D Wandler legen kann. Habe mich über die Möglichkeiten informiert und bin zu dem Ergebnis gekommen das ich einen Spannungsteiler benötige. Folglich habe ich aus dem Keller die Schachtel mit Widerständen geholt und mit dem Multimeter mal eine Handvoll durchgemessen. Anschließend geschaut ob etwas passendes dabei war und dies entsprechend zusammengebaut. Auf die Codierung habe ich nicht geachtet.

    Nächster Schritt wird nun sein alles zu zerlegen und auf eine Lochplatine zu löten! Wobei ich mich auf den A/D Wandler beschränken werde und den Rest erstmal weglasse.

    Ich danke euch und werde berichten!


  • Um ehrlich zu sein habe ich anfangs festgestellt, dass ich keine 12V auf meinen A/D Wandler legen kann.


    Hm, wie muß ich das verstehen? Hat der MCP jetzt schon mal 12V an seinen Eingängen gesehen oder nicht? Das ändert zwar nichts and der Vorgehensweise des schrittweisen Aufbaus, würde aber die Vermutung zulassen, daß der AD Wandler bereits geschädigt ist.

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