Як читати високі напруги на мікроконтролері?


17

Я хочу прочитати високі напруги, як ~ 50В, за допомогою мікроконтролера. Я планую поставити це як вхід в лінію мікроконтролера A / D. Але звичайно, у вас не повинно бути напруги на вході мікроконтролера, інакше він буде смажитися.

Як я можу прочитати високі напруги? Головне, що мені потрібно знизити напругу, перш ніж її прочитати. Що потрібно враховувати при зниженні цієї напруги?

Спасибі заздалегідь!

Редагувати: Я помітив у таблиці даних PIC18, що в ній написано "Максимальний рекомендований опір для аналогових джерел - 2,5 кОм". Як це впливає на те, як я знижую напругу, будь то з резистивними дільниками тощо?


1
Ви маєте на увазі з мікроконтролером? Зауваження про імпеданс щодо аналогових джерел, ймовірно, означає, що якщо джерела перевищують 2,5 К, вхід на ПОС почне завантажувати їх. Зазвичай ви хочете, щоб джерело імпедансу було принаймні в десять разів меншим, ніж імпеданс навантаження, щоб його не порушував імпеданс навантаження. Це може бути обхідним способом сказати, що вхід забезпечує опір 25K. Таким чином, ми зробимо дільник напруги приблизно 2 К "високим". Це означає, що буде протікати 25 мА. Якщо це неприпустимо, ви можете використовувати набагато більш резистивний роздільник та буфер високого рівня Z.
Каз

1
Поєднуючи відповіді нижче, я використав резисторний дільник, щоб зменшити напругу і поставити вихід цього дільника резистора через підсилювач напруги оп. Потім цей підсилювач діє як буфер низького опору вихідного опору. Таким чином, я можу використовувати резистори високої вартості, щоб обмежити втрати потужності в цих резисторах.
Джек

Відповіді:


24

Простий резистивний дільник напруги дозволить досягти того, що ви хочете.

Voltage Divider

Формула для обчислення вихідної напруги:

Formula

Отже, якщо припустити, що ваша вхідна напруга коливається від 0-50В, нам потрібно розділити її на 10, щоб досягти 0-5В. Якщо ми також припускаємо, що хочемо навантажити вхідну напругу 100 кОм, то розрахунки будуть приблизно такими:

Vout / Vin = R2 / 100kΩ

0,1 = R2 / 100kΩ -> R2 = 10kΩ

R1 = 100kΩ - R2 = 90kΩ

Отже R1 = 90kΩ і R2 = 10kΩ

Для АЦП, що вимагає максимального опору джерела, потрібно переконатися, що опір дільника напруги знаходиться нижче цього рівня. Опір на дільнику можна обчислити як R1 || R2.

Для <2,5kΩ вищезазначене не відповідає цій вимозі, оскільки 10kΩ || 90kΩ = 9kΩ
Якщо ми використовуємо 9kΩ та 1kΩ, то отримуємо 1 / (1/1000 + 1/9000) = 900Ω

Майте на увазі, що чим менший опір, тим вище необхідні резистори номінальної потужності. 50 В / 1 к = 50 мА -> 50 мА * 45 В = 2,25 Вт через верхній резистор (0,25 Вт в нижній частині)
У цих випадках найкраще використовувати буфер підсилювача між дільником високого опору і АЦП. Або використовувати роздільник 2kΩ та 18kΩ, який не такий вже й живий, як версія 1k / 9k.


3
2.25 Вт витрачається багато енергії на вимірювання напруги.
Нік Джонсон

Так, я згоден - у більшості випадків ви б використовували згаданий (і розроблений Стівеном) буфер.
Олі Глазер

50В / 1к. Як? Хіба ці резистори не є послідовно?
Адітія

Тут те саме питання ... як 50 В / 1 к? Далі, звідки взявся цей 45В?
Прасан Датт

@OliGlaser ні слова про конденсатор? Вхід АЦП, якщо він керується великим опором, може спотворювати сигнал. Насправді це і є. Отже мінімальним є використання невеликого конденсатора паралельно нижньому резистору.
Григорій Корнблум

19

Щоб додати до відповіді Олі:

введіть тут опис зображення

Діод Шоткі захищає вхід операційного апарата від перенапруги у випадку, якщо напруга на вході перевищить максимально вказані 50 В. Це краще рішення, ніж 5 В стабілітра, який часто розміщується паралельно резистору 3 кОм. Напруга стаціонарного напруги 5 В вимагає декількох мА, якщо струм значно нижчий, напруга ценера також буде нижчим, і діод може зафіксувати вхід, наприклад, 4 В або навіть нижче.

Резистор 27 кОм дозволить 2 мА, чи не достатньо ценерів? Я можу, але це не те, що отримає зенер; більша частина цих 2 мА пройде через резистор 3 кОм, залишаючи лише десятки до сотень мкА для стабілітра, що просто занадто мало.

Виберіть діод Шоткі з низьким зворотним струмом витоку, щоб напруга живлення напругою 5 В не надто впливала на дільник.


Пробачте мою наївність тут, але діод Шотткі, що захищає оппам від надмірної напруги на 50V рейці, невже ця умова підніме 5В-рейку? Думаю зробити це, але стурбовано іншими пристроями на 5V рейці (PIC, Arduino тощо)
GreenaGiant

Не, якщо струм невеликий. Очевидно, якщо ви підключите джерело низького опору, то напруга зросте. Але резистор 27k забезпечує струм малий.
Мартін

6

Для ізольованого вимірювання можна використовувати перетворювач напруги, наприклад LV-25 LEM або подібний.

Але набагато простішим способом, якщо вам не потрібна ізоляція, є просто використовувати дільник напруги :

введіть тут опис зображення


6

Для боротьби з проблемою опору джерела ви можете спочатку скористатися дільником напруги, а потім скористатися стандартним підсилювачем. Це повинно мати достатньо низький вихідний опір для вас. Ось примітка до програми, яку я опублікував вчора про використання opamps для перетворення рівнів напруги для АЦП.

http://www.ti.com/lit/an/slyt173/slyt173.pdf


3

Знайдіть щось, що називається дільником резистора . Використовуючи два резистори, ви можете помножити напругу на постійну між 0 і 1. У вашому випадку потрібно масштабувати 50 В до рівня мікроконтролера. Скажімо, мікро працює на 5 В, тому ви хочете масштабувати вхід на 0,1. Це можна зробити за допомогою двох резисторів, перший має 9x опір другого. Сигнал переходить у перший. Інший кінець з'єднаний з другим резистором і входом мікро A / D, а другий кінець другого резистора підключений до землі. При співвідношенні 9: 1 ви отримуєте коефіцієнт підсилення .1 (ослаблення на 10).

Ви, мабуть, хочете, щоб нижній з двох (1х резистор) був близько 10 кОм, що зробило б інші 90 кОм. Ймовірно, я б використовував 100 кОм, щоб забезпечити деякий запас і надмірне зондування.


0

Я успішно це зробив за допомогою дільника напруги та зворотного зміщення діода Зенера між вхідним штифтом і землею (про всяк випадок).


1
Ценеровий діод дає фіксовану вихідну напругу і використовується для регулювання. Як ви використовували його для зміни вхідної напруги? Вихідна напруга датчика коливається в межах від 0 до 50 В, а вхідний вхід повинен змінюватися відповідно від 0 до 5 В. Використання стабілітрона дозволить виправити вхідну напругу.
Прасан Датт

3
Заготівник - захистити вхід АЦП від напруг, вищих, ніж UC може справити, на всякий випадок, як він сказав. Скажімо, UC може обробляти 0V-5V, якщо ви плануєте виміряти 50V, ви ставите дільник 10: 1 і Zener 5V, тож якщо вхід переходить 50V, ценер зафіксує його до 5V.
s3c
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.