การวัดแรงดัน PIC

ฉันกำลังใช้อุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่และต้องการให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ (PIC) ของฉันรายงานแรงดันไฟฟ้า

นี่คือสิ่งที่ฉันสามารถกำหนดจำนวนแบตเตอรี่ที่ใช้ในการจัดหาและสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่

แหล่งจ่ายแรงดันมีตั้งแต่ 4xD (1.2V NiMH เล็กน้อยหรือ 1.5V Alkalines ทำประมาณ 6V) ถึง 12xAA (1.2V NiMH สำหรับ 14.4V หรือ 1.5V Alkaline สำหรับ 18V)

PIC ของฉันกำลังวิ่งออกจากแหล่งจ่ายไฟ 5V ที่ได้รับการควบคุม

ฉันวางแผนที่จะใช้หนึ่งในพอร์ต ADC เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าและดังนั้นจึงเชื่อว่าฉันควรแมป 18V fsd กับช่วง 0-5V ดังนั้นฉันต้องแบ่งแรงดันไฟฟ้าอินพุตเป็น 3 โดยประมาณ

ฉันเคยได้ยินว่าใช้ตัวแบ่งแรงดันตัวต้านทาน แต่รู้ว่ามันสิ้นเปลืองในแง่ของการใช้พลังงาน

สงสัยว่ามีวิธีที่ดีกว่าในการบรรลุการแบ่งแรงดันไฟฟ้านี้โดยไม่สูญเสียพลังงาน / การสิ้นเปลืองมากเกินไปหรือไม่?

ขอบคุณ

— mad_z
แหล่งที่มา

คำตอบ:

คุณต้องการตัวแบ่งแรงดัน หากคุณสนใจเกี่ยวกับการกระจายพลังงานมีสองสิ่งที่คุณสามารถทำได้:

ใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าความต้านทานค่อนข้างสูงพร้อมตัวเก็บประจุบนเทอร์มินอลเอาท์พุทและบัฟเฟอร์ด้วยออปแอมป์พลังงานต่ำ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณใช้ตัวกรอง RC ระหว่าง op-amp และ ADC ค่าของตัวกรอง RC นี้โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 50-200 โอห์ม 1,000pf สิ่งนี้ทำหน้าที่รักษาแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรเมื่อ ADC สลับระหว่างช่องสัญญาณและประจุจะถูกถ่ายโอนระหว่างตัวเก็บประจุภายในของ ADC และขานอก op-amp เพียงอย่างเดียวไม่สามารถทำได้ หากคุณไม่ได้บัฟเฟอร์ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าความต้านทานสูงคุณจะได้รับข้อผิดพลาดเนื่องจากกระแสรั่วไหลของ ADC และการถ่ายโอนค่าใช้จ่าย
สลับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเช่นเชื่อมต่อ / ตัดการเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้คุณสามารถทำสิ่งนี้ได้เฉพาะเมื่อคุณต้องการ PFET จะใช้งานได้โปรดระวังว่าคุณขับอย่างไร

— เจสันเอส
แหล่งที่มา

ฟังดูดีฉันต้องการเพิ่มว่าคุณต้องโหลด (ดึงกระแสจาก) แบตเตอรี่เพื่อให้ได้การวัดที่แท้จริงของอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่ คุณจะดีกว่ามากเมื่อใช้ตัวแบ่งกระแสที่สูงขึ้นพร้อมสวิตช์ปิด

— Kortuk

ฉันเพิ่งโพสต์คำตอบที่คล้ายกันและโหวตให้ลบ เห็นได้ชัดว่าฉันมีเวอร์ชันเก่าของหน้าแคช ฉันโหวตให้คะแนนนี้มันเป็นวิธีที่จะไป

— Lou

+1 สำหรับการสลับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เคล็ดลับที่มีประโยชน์มาก

— Clint Lawrence

@Kortuk: คุณมีจุดที่ดีมาก แต่ฉันจะแยกตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าออกจากโหลดของแบตเตอรี่ มันง่ายมากที่จะขับ N-channel FET โดยตรงจากไมโครคอนโทรลเลอร์ (ดี ... ควรมีตัวต้านทานขนาดเล็กระหว่าง micro output + gate FET ฉันมักใช้ 10-100 ohms) และมีตัวต้านทานจากท่อระบาย FET ไปยังแหล่งจ่ายไฟ . ง่ายกว่าการรวมฟังก์ชั่นทั้งสองนี้เข้าด้วยกันและ finagle กับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบสลับได้ นอกจากนี้ยังมีหลายครั้งที่คุณต้องการวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เมื่อไม่มีโหลดหรือใกล้กับโหลด ที่จริงถ้าฉันต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งฉันจะวัดมันไม่โหลด

— เจสัน S

Jason S ได้ให้คำแนะนำที่ดีเกี่ยวกับวิธีที่คุณสามารถลดพลังงานได้ถ้าต้องการ แต่ก่อนที่จะทำให้ชีวิตมีความซับซ้อนมากขึ้นสำหรับตัวคุณเองมันเป็นไปได้ที่จะกำหนดว่าคุณสามารถจ่ายได้เท่าไร

สำหรับการออกแบบที่ใช้พลังงานต่ำคุณควรพิจารณางบประมาณพลังงานโดยรวม สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่มักจะพิจารณาจากอายุการใช้งานที่ต้องการของแบตเตอรี่ หากกำลังรวมของส่วนที่เหลือของวงจรนั้นมากกว่าตัวต้านทานตัวต้านทานอย่างมีนัยสำคัญคุณก็ไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับมันหรือคุณมีส่วนอื่น ๆ ของวงจรที่ต้องใช้กำลังมากในการกังวล

— คลินต์ลอเรนซ์
แหล่งที่มา

+1 สำหรับการชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของมุมมอง ฉันจะเพิ่มถ้าเป็น 1% ของงบประมาณพลังงานของคุณมันไม่คุ้มค่าที่จะกังวล (เว้นแต่คุณจะมีตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าจำนวนมาก!) - ถ้าเป็น 5-10% ของงบประมาณพลังงานของคุณ ถ้าเป็น 20% หรือมากกว่านั้น (เพียง 2c ของฉัน)

— เจสัน S

เสียงเหมือนกฎง่ายๆสำหรับฉัน จุดสำคัญอีกอย่างคือเราสามารถวัดและคำนวณสิ่งเหล่านี้ได้ และการทำเช่นนั้นเป็นประโยชน์มากขึ้นกว่าที่คาดเดา :)

— คลินต์ลอว์เร

จุดดีเจสัน อีกเล็กน้อยเกี่ยวกับแอพพลิเคชั่น: มันเป็นระบบไฟส่องสว่างที่ไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานและเมื่อเปิดเครื่องแล้วดึงประมาณ 3A จากแหล่งจ่ายที่มีวงจรกระแสคงที่ ดังนั้นในการดำเนินงานการดึงพลังงานสำหรับการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าเป็นส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญของการดึงกำลังไฟทั้งหมด อย่างไรก็ตามในโหมดแสตนด์บายฉันต้องการให้ความจุของแบตเตอรีไม่ได้ถูกระบายออกโดยไม่จำเป็นเท่าที่จะเป็นไปได้หรือหากฉันต้องการให้มีการระบายกาฝากของกาฝากที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ในโหมดสแตนด์บาย

@ Kheng: เป็นไปได้ไหมที่จะมีทุกอย่างยกเว้นไมโครคอนโทรลเลอร์บนแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหาก พวกเขาสลับอุปกรณ์ต่อพ่วงทั้งหมดพร้อมกันหนึ่งรีเลย์หรือ fet ภายใต้การควบคุมของ uC มันควรจะง่ายต่อการควบคุมกระแสสแตนด์บายของ uC และคุณไม่ต้องกังวลกับการลดกำลังไฟในวงจร individule

— Clint Lawrence

@ Kheng: "ฉันต้องการให้ความจุของแบตเตอรี่ไม่ได้ถูกระบายออกโดยไม่จำเป็นเท่าที่จะเป็นไปได้" นั้นช่างลำบากเกินไปสำหรับวิศวกร ค่าเฉลี่ยของการดึงในปัจจุบันคืออะไร? ในการคำนวณว่าคุณจะต้องรู้รอบการทำงานเฉลี่ยและรอบเดินเบาปัจจุบัน จากนั้นใช้กฎของหัวแม่มือที่ Jason ให้ไว้เพื่อดูว่าเหมาะสมหรือไม่ที่จะซับซ้อนกว่าตัวหารตัวต้านทาน วิศวกรรมไม่ได้ทำสิ่งที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่เป็น 'การบรรลุข้อกำหนดสำหรับต้นทุนต่ำสุด'

— Wouter van Ooijen