Messung von Einzelzellen eines Lipo: Ausreisser

Hi,

ich bastel mir gerade für die Telemetrie eine Einzelzellenüberwachung.Im groben ganzen läuft das auch schon auf dem Breadboard. Nun zum Problem, das mich stört und ich ausschliessen will, dass es Hardware ist. Hab auf UNO und MEGA probiert, immer das gleiche. Akku LiPo, 3 oder 4 Zellen. Momentan versorgt der Akku nicht den Arduino. Ich messe zum Testen nur die erste Zelle, die kann max. 4,2V haben und somit direkt auf den A0.

Messen tue ich alle 300ms alle Zellen, zwischen den 3 bzw. 4 Einzelzellenmessungen ist ein delay(20).

Da kommen viele Ausreisser, die nicht vom Akku kommen, ist das normal?

In der folgenden Tabelle ist der erste Wert die aktuelle Messung, dann Median (5 Werte), dann Lowest der 5, dann highest der 5

Spannung 3.71    3.71    3.70    3.71
Spannung 3.70    3.70    3.70    3.71
Spannung 3.71    3.71    3.70    3.71
Spannung 3.71    3.71    3.70    3.71
Spannung 3.89    3.71    3.70    3.89
Spannung 3.87    3.71    3.70    3.89
Spannung 3.71    3.71    3.71    3.89
Spannung 3.70    3.71    3.70    3.89
Spannung 3.69    3.71    3.69    3.89
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.87
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.71    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.71    3.70    3.70    3.71
Spannung 3.91    3.71    3.70    3.91
Spannung 3.88    3.71    3.70    3.91
Spannung 3.71    3.71    3.70    3.91
Spannung 3.70    3.71    3.70    3.91
Spannung 3.70    3.71    3.70    3.91
Spannung 3.71    3.71    3.70    3.88
Spannung 3.71    3.71    3.70    3.71
Spannung 3.71    3.71    3.70    3.71
Spannung 3.71    3.71    3.70    3.71
Spannung 3.70    3.71    3.70    3.71
Spannung 3.90    3.71    3.70    3.90
Spannung 3.90    3.71    3.70    3.90
Spannung 3.70    3.71    3.70    3.90
Spannung 3.69    3.70    3.69    3.90
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.90
Spannung 3.71    3.70    3.69    3.90
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.71    3.70    3.70    3.71
Spannung 3.71    3.71    3.70    3.71
Spannung 3.89    3.71    3.70    3.89
Spannung 3.91    3.71    3.70    3.91
Spannung 3.70    3.71    3.70    3.91
Spannung 3.69    3.71    3.69    3.91
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.91
Spannung 3.71    3.70    3.69    3.91
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.71    3.70    3.70    3.71
Spannung 3.70    3.70    3.70    3.71
Spannung 3.89    3.70    3.70    3.89
Spannung 3.88    3.71    3.70    3.89
Spannung 3.70    3.71    3.70    3.89
Spannung 3.70    3.70    3.70    3.89
Spannung 3.69    3.70    3.69    3.89
Spannung 3.71    3.70    3.69    3.88
Spannung 3.69    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.71
Spannung 3.70    3.70    3.69    3.71

Klar könnte ich mehr Werte für den Median nehmen, so dass die Ausreisser ausgeblendet werden, will aber der Ursache auf den Grund gehen.

Wer hat eine Idee woran das liegen kann?

Wie stark schwanken denn die gelesenen (Roh)Werte?

Die linke Spalte sind die Rohwerte, also von 3,69 bis 3,91

Wobei die 3,69 als Messwert realistisch sind. Also es scheinen bei meiner aktuellen Konfig nur Ausreisser nach oben zu sein.

Super dass dein ADC Floating Point Zahlen ausspucken kann, meiner kann nur Ganzzahlen von 0 bis 1023.

Und wo ist das Problem? Der Rohwert ist direkt in Volt umgerechnet. Ist doch für den Messfehler wurscht.

ich schau mir sowas immer grafisch an:
Zwischenablage01.jpg
Es scheint sich um einen regelmäßigen Effekt zu handeln. deine Messwerte schwanken um ca. 0.2V, also etwa 40bit.

Mir fallen da 2 Fehlerquellen ein:

a) deine Messleitungen (vor allem die Masseleitung) sind schlecht angebunden und du hast Spannungsabfälle durch andere Verbraucher (blinkende LED?)

b) Du verwendest die Versorgungsspannung als Referenz, die schwankt durch andere Verbraucher (blinkende LED?)

guntherb:
ich schau mir sowas immer grafisch an:
Zwischenablage01.jpg
Es scheint sich um einen regelmäßigen Effekt zu handeln. deine Messwerte schwanken um ca. 0.2V, also etwa 40bit.

Mir fallen da 2 Fehlerquellen ein:

a) deine Messleitungen (vor allem die Masseleitung) sind schlecht angebunden und du hast Spannungsabfälle durch andere Verbraucher (blinkende LED?)

b) Du verwendest die Versorgungsspannung als Referenz, die schwankt durch andere Verbraucher (blinkende LED?)

Schöne Grafik.

Die einzige LED die blinkt ist die TX LED auf dem Arduino.

Versorgungsspannung ist als Referenz, aber sowohl per USB als auch per Vin vom Akku ergibt das gleiche Ergebnis.

Das regelmässige habe ich auch schon gesehen, aber kann auf nichts schliessen, was der Frequenz entspräche. Auch sind keine anderen Verbraucher angeschlossen, auser das Spannungsteilernetzwerk aus 4,7K Widerständender anderen Zellen.

Hallo,

solche ähnlichen Meßwertsprünge hatte ich auch mit meinem Schaltungsaufbau auf dem Steckbrett. Auf der Leiterplatte war der Spuk vorbei. Auf dem Steckbrett besserte sich das etwas mit mehreren Drahtverbindungen zwischen den Masseschienen und + Schienen und diversen Stützkondensatoren. Wobei das ab einem gewissen Punkt nicht mehr viel bringt. Die Kontakte vom Brett kann man nicht überlisten.

Dennoch solltest du, wenn es genau werden soll, eine Referenzspannung verwenden. Von Microchip den MCP1541 wäre das einfachste mit 4,096V. Oder von TI den REF5045 mit 4,5V.

ElEspanol: Das regelmässige habe ich auch schon gesehen, aber kann auf nichts schliessen, was der Frequenz entspräche.

welche Frequenz könnte man erkennen, wenn du in die Serielle Ausgabe die Millis() mit reinnimmst.

ElEspanol: ...Versorgungsspannung ist als Referenz, aber sowohl per USB als auch per Vin vom Akku ergibt das gleiche Ergebnis.

Das sollte schon einen Unterschied machen. Oder liegts an der Masseverbindung?

Genau ist relativ. 0.1 reicht locker, ist ja nur, um rechtzeitig zu landen, bei 3,4 hab ich dann noch ca. eine halbe Minute, ob das dan später 3,5 oder 3,3 sind, ist egal, das kann ich austesten. Ich will eben nur von der schwächsten Zelle ausgehen und nicht von der Gesamtspannung.

Also werde ich das mal zusammenlöten, ob es dann besser wird.

bei den anderen Zellen gehe ich jeweils über entsprechende Spannungsteiler und auf weitere Analogeingänge. Dann errechne ich wieder die korrekte Spannung und ziehe die bereits gemessenen davon ab, um für jede Zelle die Spannung zu haben.

Gibt es da einen einfacheren Weg?

Die millis bau ich mal ein.

Nun mit millis in der ersten Spalte: Alle 4004 ms, also würde ich einen Massewackler ausschliessen

421   4.06    4.06    4.06    4.06
844   4.08    4.07    4.06    4.08
1307   4.08    4.08    4.06    4.08
1730   4.05    4.07    4.05    4.08
2309   4.07    4.07    4.05    4.08
2733   4.28    4.08    4.05    4.28
3309   4.27    4.08    4.05    4.28
3733   4.04    4.07    4.04    4.28
4311   4.05    4.07    4.04    4.28
4734   4.06    4.06    4.04    4.28
5311   4.03    4.05    4.03    4.27
5735   4.03    4.04    4.03    4.06
6312   4.07    4.05    4.03    4.07
6736   4.07    4.06    4.03    4.07
7313   4.04    4.04    4.03    4.07
7737   4.27    4.07    4.03    4.27
8314   4.28    4.07    4.04    4.28
8738   4.07    4.07    4.04    4.28
9315   4.06    4.07    4.04    4.28
9739   4.07    4.07    4.06    4.28
10316   4.02    4.07    4.02    4.28
10740   4.03    4.06    4.02    4.07
11317   4.06    4.06    4.02    4.07
11741   4.07    4.06    4.02    4.07
12318   4.05    4.05    4.02    4.07
12742   4.28    4.06    4.03    4.28
13320   4.29    4.07    4.05    4.29
13744   4.08    4.08    4.05    4.29
14321   4.05    4.08    4.05    4.29
14745   4.05    4.08    4.05    4.29
15323   4.05    4.05    4.05    4.29
15747   4.08    4.05    4.05    4.08
16323   4.06    4.05    4.05    4.08
16747   4.07    4.06    4.05    4.08
17325   4.07    4.07    4.05    4.08
17748   4.28    4.07    4.06    4.28
18325   4.28    4.07    4.06    4.28
18749   4.03    4.07    4.03    4.28
19326   4.07    4.07    4.03    4.28
19750   4.06    4.07    4.03    4.28
20327   4.06    4.06    4.03    4.28
20751   4.06    4.06    4.03    4.07
21328   4.05    4.06    4.05    4.07
21752   4.04    4.06    4.04    4.06
22329   4.08    4.06    4.04    4.08
22753   4.30    4.06    4.04    4.30
23330   4.28    4.08    4.04    4.30
23754   4.06    4.08    4.04    4.30
24331   4.07    4.08    4.06    4.30
24755   4.04    4.07    4.04    4.30
25332   4.03    4.06    4.03    4.28
25756   4.04    4.04    4.03    4.07
26333   4.08    4.04    4.03    4.08
26757   4.06    4.04    4.03    4.08
27334   4.07    4.06    4.03    4.08
27758   4.30    4.07    4.04    4.30
28336   4.27    4.08    4.06    4.30
28760   4.05    4.07    4.05    4.30
29336   4.07    4.07    4.05    4.30
29760   4.07    4.07    4.05    4.30
30338   4.04    4.07    4.04    4.27
30761   4.04    4.05    4.04    4.07
31338   4.08    4.07    4.04    4.08
31762   4.07    4.07    4.04    4.08
32339   4.05    4.05    4.04    4.08
32763   4.27    4.07    4.04    4.27
33340   4.30    4.08    4.05    4.30
33764   4.03    4.07    4.03    4.30
34341   4.07    4.07    4.03    4.30
34765   4.07    4.07    4.03    4.30
35342   4.06    4.07    4.03    4.30
35766   4.03    4.06    4.03    4.07
36343   4.06    4.06    4.03    4.07
36767   4.07    4.06    4.03    4.07
37344   4.06    4.06    4.03    4.07
37768   4.27    4.06    4.03    4.27
38345   4.30    4.07    4.06    4.30
38769   4.07    4.07    4.06    4.30
39346   4.04    4.07    4.04    4.30
39770   4.04    4.07    4.04    4.30
40347   4.08    4.07    4.04    4.30
40771   4.05    4.05    4.04    4.08
41349   4.06    4.05    4.04    4.08
41773   4.07    4.06    4.04    4.08
42349   4.05    4.06    4.05    4.08
42773   4.27    4.06    4.05    4.27
43351   4.27    4.07    4.05    4.27
43774   4.07    4.07    4.05    4.27
44351   4.05    4.07    4.05    4.27
44775   4.05    4.07    4.05    4.27
45352   4.08    4.07    4.05    4.27

Hab noch mal ne neue, schnellere Messreihe gemacht, alle 100ms, und die Frequenz ist anders:

98   4.06    4.06    4.06    4.06
197   4.04    4.05    4.04    4.06
296   4.06    4.06    4.04    4.06
395   4.14    4.06    4.04    4.14
494   4.02    4.06    4.02    4.14
593   4.06    4.06    4.02    4.14
692   4.06    4.06    4.02    4.14
791   4.11    4.06    4.02    4.14
890   4.04    4.06    4.02    4.11
989   4.01    4.06    4.01    4.11
1088   4.05    4.05    4.01    4.11
1188   4.04    4.04    4.01    4.11
1288   4.27    4.04    4.01    4.27
1387   4.07    4.05    4.01    4.27
1487   4.05    4.05    4.04    4.27
1587   4.05    4.05    4.04    4.27
1686   4.29    4.07    4.05    4.29
1786   4.07    4.07    4.05    4.29
1885   4.04    4.05    4.04    4.29
1985   4.03    4.05    4.03    4.29
2085   4.30    4.07    4.03    4.30
2185   4.07    4.07    4.03    4.30
2284   4.05    4.05    4.03    4.30
2383   4.07    4.07    4.03    4.30
2483   4.13    4.07    4.05    4.30
2583   4.06    4.07    4.05    4.13
2683   4.04    4.06    4.04    4.13
2783   4.07    4.07    4.04    4.13
2883   4.06    4.06    4.04    4.13
2983   4.26    4.06    4.04    4.26
3082   4.06    4.06    4.04    4.26
3181   4.08    4.07    4.06    4.26
3281   4.06    4.06    4.06    4.26
3380   4.26    4.08    4.06    4.26
3480   4.06    4.06    4.06    4.26
3580   4.08    4.08    4.06    4.26
3680   4.08    4.08    4.06    4.26
3779   4.13    4.08    4.06    4.26
3879   4.04    4.08    4.04    4.13
3979   4.07    4.08    4.04    4.13
4078   4.08    4.08    4.04    4.13
4177   4.04    4.07    4.04    4.13
4277   4.31    4.07    4.04    4.31
4377   4.06    4.07    4.04    4.31
4477   4.08    4.08    4.04    4.31
4576   4.06    4.06    4.04    4.31
4676   4.29    4.08    4.06    4.31
4776   4.07    4.07    4.06    4.29
4877   4.08    4.08    4.06    4.29
4977   4.03    4.07    4.03    4.29
5078   4.06    4.07    4.03    4.29
5177   4.31    4.07    4.03    4.31
5277   4.06    4.06    4.03    4.31
5377   4.07    4.06    4.03    4.31
5476   4.05    4.06    4.05    4.31
5575   4.27    4.07    4.05    4.31
5675   4.08    4.07    4.05    4.27
5775   4.06    4.07    4.05    4.27
5874   4.08    4.08    4.05    4.27
5974   4.27    4.08    4.06    4.27
6074   4.07    4.08    4.06    4.27
6174   4.04    4.07    4.04    4.27
6274   4.06    4.07    4.04    4.27
6373   4.13    4.07    4.04    4.27
6472   4.05    4.06    4.04    4.13
6572   4.02    4.05    4.02    4.13
6672   4.07    4.06    4.02    4.13
6772   4.06    4.06    4.02    4.13
6871   4.28    4.06    4.02    4.28
6970   4.04    4.06    4.02    4.28
7069   4.05    4.06    4.04    4.28
7169   4.07    4.06    4.04    4.28
7268   4.24    4.07    4.04    4.28
7368   4.07    4.07    4.04    4.24
7468   4.05    4.07    4.05    4.24
7567   4.07    4.07    4.05    4.24
7666   4.27    4.07    4.05    4.27
7766   4.05    4.07    4.05    4.27
7866   4.07    4.07    4.05    4.27
7965   4.05    4.07    4.05    4.27
8065   4.12    4.07    4.05    4.27
8165   4.12    4.07    4.05    4.12
8265   4.04    4.07    4.04    4.12
8364   4.05    4.05    4.04    4.12
8463   4.07    4.07    4.04    4.12
8563   4.28    4.07    4.04    4.28
8663   4.08    4.07    4.04    4.28
8762   4.04    4.07    4.04    4.28
8861   4.08    4.08    4.04    4.28
8961   4.30    4.08    4.04    4.30
9061   4.08    4.08    4.04    4.30
9160   4.05    4.08    4.04    4.30
9260   4.06    4.08    4.05    4.30
9360   4.30    4.08    4.05    4.30
9460   4.06    4.06    4.05    4.30
9560   4.02    4.06    4.02    4.30
9660   4.08    4.06    4.02    4.30
9760   4.04    4.06    4.02    4.30
9859   4.28    4.06    4.02    4.28
9958   4.06    4.06    4.02    4.28
10057   4.06    4.06    4.04    4.28
10157   4.08    4.06    4.04    4.28
10257   4.26    4.08    4.06    4.28
10357   4.05    4.06    4.05    4.26
10457   4.04    4.06    4.04    4.26
10557   4.08    4.08    4.04    4.26
10657   4.14    4.08    4.04    4.26
10757   4.03    4.05    4.03    4.14
10857   4.08    4.08    4.03    4.14
10957   4.06    4.08    4.03    4.14
11057   4.08    4.08    4.03    4.14
11157   4.27    4.08    4.03    4.27
11257   4.06    4.08    4.06    4.27
11357   4.07    4.07    4.06    4.27
11457   4.08    4.08    4.06    4.27
11557   4.12    4.08    4.06    4.27
11657   4.06    4.07    4.06    4.12
11757   4.04    4.07    4.04    4.12
11857   4.08    4.08    4.04    4.12
11957   4.05    4.06    4.04    4.12
12057   4.28    4.06    4.04    4.28
12157   4.08    4.08    4.04    4.28
12258   4.05    4.08    4.05    4.28
12358   4.09    4.08    4.05    4.28
12459   4.13    4.09    4.05    4.28
12559   4.30    4.09    4.05    4.30
12659   4.07    4.09    4.05    4.30
12759   4.06    4.09    4.06    4.30
12859   4.05    4.07    4.05    4.30
12959   4.29    4.07    4.05    4.30
13059   4.08    4.07    4.05    4.29
13159   4.08    4.08    4.05    4.29
13259   4.04    4.08    4.04    4.29
13359   4.12    4.08    4.04    4.29
13459   4.31    4.08    4.04    4.31
13559   4.07    4.08    4.04    4.31
13659   4.08    4.08    4.04    4.31
13759   4.04    4.08    4.04    4.31
13859   4.29    4.08    4.04    4.31
13959   4.06    4.07    4.04    4.29
14059   4.08    4.08    4.04    4.29
14159   4.05    4.06    4.04    4.29
14259   4.13    4.08    4.05    4.29
14359   4.28    4.08    4.05    4.28
14459   4.08    4.08    4.05    4.28
14559   4.06    4.08    4.05    4.28
14659   4.06    4.08    4.06    4.28
14759   4.28    4.08    4.06    4.28
14859   4.08    4.08    4.06    4.28
14959   4.08    4.08    4.06    4.28
15059   4.03    4.08    4.03    4.28
15160   4.08    4.08    4.03    4.28
15260   4.26    4.08    4.03    4.26
15360   4.08    4.08    4.03    4.26
15460   4.05    4.08    4.03    4.26
15560   4.03    4.08    4.03    4.26
15660   4.29    4.08    4.03    4.29
15760   4.06    4.06    4.03    4.29
15860   4.04    4.05    4.03    4.29
15960   4.05    4.05    4.03    4.29
16060   4.08    4.06    4.04    4.29
16160   4.30    4.06    4.04    4.30
16260   4.03    4.05    4.03    4.30
16360   4.06    4.06    4.03    4.30
16460   4.08    4.08    4.03    4.30
16560   4.29    4.08    4.03    4.30
16660   4.08    4.08    4.03    4.29
16760   4.05    4.08    4.05    4.29
16860   4.07    4.08    4.05    4.29
16960   4.10    4.08    4.05    4.29
17060   4.28    4.08    4.05    4.28
17160   4.05    4.07    4.05    4.28
17260   4.06    4.07    4.05    4.28
17360   4.08    4.08    4.05    4.28
17460   4.29    4.08    4.05    4.29
17560   4.06    4.06    4.05    4.29
17660   4.07    4.07    4.06    4.29
17760   4.07    4.07    4.06    4.29
17860   4.14    4.07    4.06    4.29
17960   4.29    4.07    4.06    4.29
18061   4.03    4.07    4.03    4.29
18161   4.08    4.08    4.03    4.29
18262   4.04    4.08    4.03    4.29
18362   4.30    4.08    4.03    4.30
18462   4.06    4.06    4.03    4.30
18562   4.04    4.06    4.04    4.30
18662   4.08    4.06    4.04    4.30
18762   4.05    4.06    4.04    4.30
18862   4.30    4.06    4.04    4.30
18962   4.05    4.05    4.04    4.30
19062   4.08    4.08    4.05    4.30
19162   4.05    4.05    4.05    4.30
19262   4.29    4.08    4.05    4.30
19362   4.04    4.05    4.04    4.29
19462   4.06    4.06    4.04    4.29
19562   4.07    4.06    4.04    4.29
19662   4.08    4.07    4.04    4.29

P.S. wie kann man so schöne Grafiken zaubern? Excel?

Bei Messfrequenz 50 ms ist der falsche Wert alle 250 ms. Den Port habe ich auch mal gewechselt. Keine Änderung

Excel, OpenOffice/LibreOffice Calc ua. können das. Ich würde einfach den Mittelwert jede Sekunde ermitteln aus x-Teilergebnissen. Ansonsten bau das ganze für einen 1V1 Referenz um.

Schau mal ob sich etwas ändert wenn du unbenutzte Analogeingänge auf GND schaltest.

Gruß Peter

Beim UNO waren alle auf Ground. Ich bau das ganze nochmal einfachst auf, von Anfang an. Irgendwo muss es ja dran liegen.

Ich habe testweise den 5V Pin von Arduino auf einen 50/50 Spanungsteiler gegeben, und da bringt er mir ohne Ausreisser 2,5V, also 50% der Versorgungsspannung. Folgerung daraus: Es muss etwas mit der Versorgungsspannung die als Referenz genutzt wird, zu tun haben.

Seltsam, seltsam

Ich habe den seriellen Monitor nun über einen USB-Seriell Adapter angeschlossen, nur Masse und TX. Die Spannungsversorgung vom zu messenden Akku auf Vin. Nun scheint es auf +/- 0.01V zu gehen.

Das deutet schon sehr auf eine "verseuchte" Referenzspannung hin.

Vielleicht mal AREF mit 3 in Reihe geschalteten 1,5V Batterien ( wenn neu, dann ca. 4,8V) versorgen und auf analogReference(EXTERNAL) umschalten. Das ist zwar nichts genaues, aber für den Test ausreichend weil diese Spannung eine Zeit lang stabil bleibt.

Gruß Peter

analogReference(EXTERNAL) würde zwar beim MEGA gehen, aber das ganze muss später auf einem PRO MINI laufen. Aber es scheint ja jetzt zu gehen, wen ich den Ardu mit dem zu messenden Akku versorge. Obwohl ich mir einbilde, das dies am Anfang auch nicht ging. Werde das mal zusammenbrutzeln. Ist nicht die einzige Baustelle, die ich offen habe. Und das nur, weil FrSky keine Spannungssensoren mehr liefert.

Danke einstweilen an alle.

Du kannst ja mal die interne 1.1V Referenz nehmen.

die ist zwar nicht so genau, aber du kannst sehen, ob die Schwankungen weg sind.
der Effekt tritt ca. alle 440ms auf. ist eine komische Frequenz…

Wenn der Effekt weg ist, kannst du ja wirklich eine externe Referenz verbauen.

Die Frequenz änderte sich mit dem Messintervall. Vermutlich eine Schwankung der USB Spannung vom PC oder was auch immer.