Вимірювання напруги PIC

Я працюю на пристрої, що працює на акумуляторі, і хотів би, щоб мій мікроконтролер (PIC) повідомив про напругу живлення.

Це так, я можу визначити, скільки акумуляторів використовується в джерелі живлення, а також стан заряду батареї.

Напруга живлення коливається від 4хD (або 1,2 В номінальної NiMH, або 1,5 В лугів, що становить близько 6 В), до 12xAA (1,2 В NiMH для 14,4 В або 1,5 В для лужної напруги 18 В).

Мій ПОС працює від регульованого 5В живлення.

Я планую використовувати один з портів АЦП для вимірювання напруги, і тому вважаю, що я повинен зіставити 18V fsd до діапазону 0-5V, так що приблизно мені потрібно поділити вхідну напругу на 3.

Я чув про використання резисторного дільника напруги, але знаю, що це може бути марно з точки зору споживаної енергії.

Цікаво, чи існує кращий спосіб досягти цього розподілу напруги без зайвих втрат / втрат енергії?

Дякую.

— mad_z
джерело

Відповіді:

ви хочете дільник напруги. якщо ви дбаєте про розсіювання електроенергії, ви можете зробити кілька речей:

використовуйте досить високий дільник напруги імпедансу з конденсатором на вихідному терміналі і буферним його підсилювачем низької потужності. Переконайтесь, що ви використовуєте RC-фільтр між оп-підсилювачем та АЦП, значення цього фільтра RC зазвичай становлять приблизно 50-200 Ом, 1000pf. Це служить для збереження напруги стабільною, коли АЦП перемикається між каналами, а заряд передається між внутрішнім конденсатором АЦП і зовнішнім штифтом. Один підсилювач не може цього зробити. Якщо ви не захистите дільник напруги високого опору, ви отримаєте помилки через струм витоку АЦП та передачу заряду.
перемкніть дільник напруги, наприклад, підключіть / відключіть його від напруги живлення, тому ви можете це робити лише час від часу, коли захочете. PFET спрацює, будьте обережні, як ви керуєте ним.

— Джейсон С
джерело

Це звучить чудово, я просто хотів би додати, що вам потрібно завантажити (витягнути струм з) акумулятора, щоб отримати реалістичне вимірювання часу, що залишився. Вам набагато краще з вищим дільником струму з вимикачем.

— Кортук

Я щойно опублікував подібну відповідь і проголосував за її видалення. Мабуть, у мене була стара кешована сторінка. Я проголосував за це, це шлях.

— Лу

+1 для перемикання дільника напруги. Дуже корисна хитрість.

— Клінт Лоуренс

@Kortuk: у вас дуже хороший момент, але я би відокремив дільник напруги від навантаження на акумулятор. Це дуже просто керувати N-канальним FET безпосередньо з мікроконтролера (ну ... між мікровиходом + FET-воротами повинен бути невеликий резистор, я зазвичай використовую 10-100 Ом) і мати резистор від FET-каналізації до джерела живлення . Набагато простіше, ніж намагатися поєднати ці дві функції і доопрацювати перемикаючий дільник напруги. Крім того, трапляється багато разів, коли ви хочете виміряти напругу акумулятора без навантаження або майже без навантаження. Насправді, якби мені довелося вибрати те чи інше, я б міряв це без навантаження.

— Jason S

Джейсон S надав гарну пропозицію щодо того, як можна зменшити потужність, якщо потрібно. Але перш ніж ускладнювати життя собі, можна визначити, яку силу ви можете реально собі дозволити.

Для будь-якої конструкції з низькою потужністю слід враховувати загальний бюджет енергії. Для пристроїв, що живлять акумулятор, це зазвичай визначається бажаним терміном служби акумуляторів. Якщо сукупна потужність решти ланцюга значно більше, ніж дільник резистора, то або вам не потрібно про це турбуватися, або у вас є інші турботні частини схеми.

— Клінт Лоуренс
джерело

+1, щоб вказати на важливість перспективи. Я б додав, якщо це 1% вашого бюджету на енергоспоживання, турбуватися про це не варто (якщо ви не маєте купу дільників напруги!) - якщо це 5-10% вашого бюджету на живлення, можливо, варто потурбуватися про це; якщо це 20% або більше, це. (тільки мій 2c)

— Джейсон S

Мені це звучить як хороше правило. Інший важливий момент - це те, що ми можемо виміряти та обчислити ці речі. І робити це корисніше, ніж здогадуватися :)

— Клінт Лоуренс

Добрий момент Джейсон. Ще трохи про додаток: це система освітлення, яка буде сидіти невикористаною довгі періоди часу, а потім при включенні живлення витягує близько 3А з живлення постійним струмом. Таким чином, в процесі експлуатації розряд живлення для моніторингу напруги є незначною частиною від загального енергоспоживання. Однак у режимі очікування я б хотів, щоб ємність батареї не була надмірно виснаженою, а точніше, я б хотів, щоб будь-який неминучий паразитарний стік був мінімізований в режимі очікування.

@Kheng: Чи можна мати все, крім мікроконтролера, на окремому блоці живлення? Вони перемикають периферійні пристрої відразу на одне реле або фет під контролем UC. Тоді повинно бути легко керувати струмом очікування ЦК і не потрібно турбуватися про мінімізацію потужності в окремих ланцюгах.

— Клінт Лоуренс

@Kheng: "Я хотів би, щоб ємність батареї не була надмірно виснажена якнайбільше" є занадто гостроволосим для інженера. Який середній струм проведений? Для підрахунку того, що вам потрібно знати середній робочий цикл і струм холостого ходу. Потім застосуйте правила, зроблені Джейсоном, щоб зрозуміти, чи є сенс робити щось складніше, ніж дільник резистора. Інженерія НЕ робить «найкращого можливого», це «задоволення вимог щодо найменших витрат».

— Wouter van Ooijen