Monitorare parametri impianto in auto

Buongiorno, apro questo unico post dove vorrei raccogliere quante più possibili informazioni per la realizzazione di quanto in oggetto. L'obiettivo è quello di avere i seguenti controlli sull'impianto audio: [RISOLTO] 1 - verifica tensione batteria principale e batteria servizi (2x ingressi analogici) http://forum.arduino.cc/index.php?topic=300960.msg2094630#msg2094630 http://forum.arduino.cc/index.php?topic=300960.msg2098658#msg2098658 [RISOLTO] 2 - verifica corrente per ogni amplificatore (5x ingressi analogici) http://forum.arduino.cc/index.php?topic=300960.msg2102568#msg2102568 http://forum.arduino.cc/index.php?topic=300960.msg2102680#msg2102680 3 - verifica temperatura per ogni amplificatore +temperatura ambiente ed i seguenti: 4 - controllo dei due DSP per il volume master ed il volume subwoofer, con potenziometro digitale con pulsanti (??x uscite digitali)

1: poichè la tensione delle batterie è in un range tra i 10 ed i 15V, pensavo di impiegare un LM358 in configurazione differenziale con Vref generata da un LM317 a 10V. Questo per ottenere un uscita a 0-5V direttamente collegata all'Arduino. 2: verranno impiegati sensori LEM da 100A ad anello. 3: pensavo all'impiego dei sensori 1-wire. 4: mcp41010?

Attendo commenti e soprattutto suggerimenti.

p.s.: i valori tra parentesi mi servono per capire quanti in/out digitali/analogici mi servono per poi decidere quale Arduino acquistare (Uno o Mega).

Potresti usare un semplice partitore 3:1 (10k+5k 1%) per misurare direttamente la tensione delle batterie.

cyberhs: Potresti usare un semplice partitore 3:1 (10k+5k 1%) per misurare direttamente la tensione delle batterie.

Ma in questo modo perderei tutta la risoluzione, visto che il campo di tensione che mi serve misurare è tra i 10 ed i 15V. E' già previsto un sistema per il controllo di carica della batteria principale e delle batterie servizi che 'stacca' in circuito dei servizi quando la tensione è inferiore ai 12,4V. Per questo motivo ho bisogno di più risoluzione su quel campo di tensione. Il sistema di controllo di carica delle batterie è il PSR122 della Sterling Marine.

Ho optato per il LM358 dopo essermi perso tra ADC e partitori resistivi.

Il “passo” dell’ADC di Arduino è 5V/1023 cioè pari a circa 5mV.

Se usi il partitore 3:1 significa che potrai sperare in una precisione di 3x5 = 15mV: non ti è sufficiente?

cyberhs: Il "passo" dell'ADC di Arduino è 5V/1023 cioè pari a circa 5mV.

Se usi il partitore 3:1 significa che potrai sperare in una precisione di 3x5 = 15mV: non ti è sufficiente?

Probabilmente si. Però: in fase di 'ricodifica' il valore di 15mA del partitore dovrà essere moltiplicato per 3 e diventare 45mV, mentre con la mia idea dovrei sommare il valore letto dall'ingresso analogico al valore fisso (10V), mantenendo però la sensibilità a 5mV.

In impianti car audio, la differenza tra 45mV ed i 5mV si traduce su un carico ad esempio dell'amplificatore da 1800Wrms che quindi consuma 1800/13.8=130A rispettivamente in una sensibilità di 5.85W e di 0.65W.

Preferisco avere maggiore sensibilità...

Per quanto concerne il secondo punto, la verifica della corrente di ogni amplificatore che, unita al valore della tensione del primo punto mi permette di calcolare la potenza assorbita in tempo reale, ho pensato all'impiego di sensori ad effetto Hall della LEM da ±200A. Questa scelta è stata fatta sia in base al budget che in base alla sensibilità finale. Poichè i sensori sono 5, uno per ogni amplificatore, se tutto mi va come previsto dovrei spendere un centinaio di euro solo per i sensori LEM. Con ±200A (400A totali) ho una sensibilità di: 400/1024 = 0.4A, che tradotto in soldoni fatto circa 5.5W.

Di fatto però utilizzerò solamente la componente positiva del sensore, quindi da Vref a +5V.

La mia domanda è la seguente: se come Vref metto 0V (massa), la sensibilità si porta dai 400A/5V a 200A/5V?

Sempre sul punto uno, mi sorge un dubbio.

Indipendentemente dal sistema utilizzato (op-amp o divisore), se per motivi X la tensione in ingresso dovesse portarsi a 16-17V, in entrambe i casi avrei tensioni in ingresso su Arduino di 17V-7810 = 7V e 17V/3 = 5.6V. Da questo punto di vista il divisore, nonostante il problema della sensibilità, mi darebbe più sicurezza in caso di tensioni più elevate rispetto all'op-amp.

Come posso limitare la tensione in ingresso a monte del divisore/op-amp a 15V oppure a valle a 5V ?

Con ±200A (400A totali) ho una sensibilità di: 400/1024 = 0.4A, che tradotto in soldoni fatto circa 5.5W.

Di fatto però utilizzerò solamente la componente positiva del sensore, quindi da Vref a +5V.

per essere piu' chiari, quale sensore vuoi usare ? il modello o un link

...in fase di 'ricodifica' il valore di 15mA del partitore dovrà essere moltiplicato per 3 e diventare 45mV...

Non capisco cosa tu intenda: i 15mV rappresentano il minimo che puoi apprezzare su 15V

Brunello: per essere piu' chiari, quale sensore vuoi usare ? il modello o un link

Hai ragione. Ecco il link del sensore che vorrei impiegare: http://www.lem.com/hq/en/component/option,com_catalog/task,displaymodel/id,64.96.44.000.0/

cyberhs: Non capisco cosa tu intenda: i 15mV rappresentano il minimo che puoi apprezzare su 15V

Il divisore da te proposto ha un rapporto 1:3, però quando devo fare la transcodifica del valore della tensione devo moltiplicare il valore letto x3 volte per riottenere la tensione in ingresso, giusto? Ergo l'errore di 15mV viene triplicato. Sbaglio?

A proposito del punto uno. Volendo utilizzare un amplificatore operazionale in configurazione 'isteresi', posso impiegare il seguente calcolatore online (LM339): http://www.daycounter.com/Calculators/Comparator-Hystereses-Calculator.phtml dove, alimentando i vari campi con i seguenti valori Positive Supply Voltage: 12V Negative Supply Voltage: 0V Vth (High Threshold Voltage): 15V Vtl (Low Threshold Voltage): 10V ottengo R2/R1 (Ratio of Resistors): 2.40 Vr (Reference Voltage): 10.6V

...o sbaglio?

Ergo l'errore di 15mV viene triplicato. Sbaglio?

Sbagli perché quello che chiami "errore" (in realtà il valore minimo leggibile dall'ingresso analogico) è 5mV su 5V, che corrisponde ad valore di 15mV su 15V.

cyberhs: Sbagli perché quello che chiami "errore" (in realtà il valore minimo leggibile dall'ingresso analogico) è 5mV su 5V, che corrisponde ad valore di 15mV su 15V.

Grazie della preziosa precisazione. Adesso però vorrei sapere come fare, con un divisore a resistenze, a limitare la tensione in ingresso ad un massimo di 15V: questo per evitare che per motivi x la batteria vada in sovra-carica a valori superiori a 15V che anche se divisi per un fattore 3, andrebbero all'ingresso analogico dell'Arduino con valori ben sopra i 5V ammessi. Il problema della sovra-carica potrebbe essere causato dal collegamento, ad esempio, di un carica batterie solitamente impiegato durante le prove audio.

La tensione massima che genera un caricabatteria oppure l'alternatore dell'auto è 14.8V.

In qualsiasi caso, puoi inserire uno zener di protezione da 5.1V in parallelo all'ingresso di Arduino.

cyberhs: La tensione massima che genera un caricabatteria oppure l'alternatore dell'auto è 14.8V.

In qualsiasi caso, puoi inserire uno zener di protezione da 5.1V in parallelo all'ingresso di Arduino.

Grazie della dritta. Volendo poi separare le masse tra la sezione divisore e Arduino, posso tranquillamente prendere la tensione dalla batteria e controllare la tensione all'uscita del divisore riferita alla massa di Arduino? Certo, anche Arduino dovrà essere collegato a massa ma probabilmente avrà un suo circuito di alimentazione separato (ho una 'piccola' batteria al gel da 25Ah proprio per tale applicazione). Chiedo questo perchè i collegamenti di massa in un impianto audio sono sempre un problema e causa di rumori (per lo più in alta frequenza) udibili dagli altoparlanti.

Separare le masse con il partitore di tensione non è possibile, mentre è lecito separare l'alimentazione (anche se lo trovo inutile).

I disturbi sono dovuti probabilmente agli alimentatori switching non correttamente filtrati.

cyberhs: Separare le masse con il partitore di tensione non è possibile, mentre è lecito separare l'alimentazione (anche se lo trovo inutile).

I disturbi sono dovuti probabilmente agli alimentatori switching non correttamente filtrati.

Da quanto ho appreso sulla costruzione di un impianto audio in auto, il problema dei ronzii è dovuto (anche) a come vengono effettuate le connessioni elettriche di alimentazione. Per evitare l'aggiunta di problemi ad una situazione già di per sé critica, l'alimentazione del polo positivo deve avvenire da un unico punto: batteria servizi>cavo 50mmq (ca. 4mt)>morsetto>amplificatore 1/amplificatore 2/... . Idem per il polo negativo, amplificatore 1/amplificatore 2... >morsetto>cavo 50mmq (il più corto possibile, generalmente nell'ordine di 0,5mt)>massa.

Per quanto riguarda il filtraggio degli alimentatori degli amplificatori... vorrei evitare di anteporre filtri sull'alimentazione che dovrebbero essere dimensionati in base alla corrente assorbita, che nel mio caso può avere picchi di 130A su singola amplificazione.

Concordo.

L'accortezza da te indicata serve ad eliminare i cosiddetti "anelli di massa" che sono delle "antenne" per i disturbi elettrici.

Risolto il primo punto grazie alle indicazioni di cyberhs, inizio a prendere in considerazione i sensori di corrente della LEM (http://www.lem.com/hq/en/component/option,com_catalog/task,displaymodel/id,64.96.44.000.0/) che, da quanto riesco a capire, hanno bisogno delle seguenti connessioni elettriche: 1. Alimentazione (+5V) 2. Massa 3. Vref 4. Out Poichè tale sensore può misurare una corrente di ±300A, ma considerato il fatto che a me serve solamente la componente positiva della misura (misuro la corrente assorbita dall'amplificatore e non la corrente di scarica... che non è prevista), vorrei capire con il vostro aiuto a quale valore impostare Vref.