Medición de voltaje PIC

Estoy ejecutando un dispositivo alimentado por batería y me gustaría que mi microcontrolador (PIC) informara sobre el voltaje de suministro.

Esto es para poder determinar cuántas baterías se usan en el suministro y también el estado de carga del paquete de baterías.

El voltaje de alimentación varía de 4xD (ya sea 1.2V NiMH nominal o 1.5V alcalinas que producen aproximadamente 6V) a 12xAA (1.2V NiMH para 14.4V o 1.5V alcalinas para 18V).

Mi PIC se está ejecutando con un suministro regulado de 5V.

Planeo usar uno de los puertos ADC para medir el voltaje y, por lo tanto, creo que debería asignar el fsd de 18V al rango de 0-5V, por lo que aproximadamente necesito dividir el voltaje de entrada por 3.

He oído hablar del uso de un divisor de voltaje de resistencia, pero sé que puede ser un desperdicio en términos de energía consumida.

¿Se pregunta si hay una mejor manera de lograr esta división de voltaje sin demasiada pérdida / desperdicio de energía?

Gracias.

— mad_z
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Respuestas:

quieres un divisor de voltaje. Si le preocupa la disipación de energía, puede hacer un par de cosas:

use un divisor de voltaje de impedancia bastante alta, con un condensador en el terminal de salida, y búfero con un amplificador operacional de baja potencia. Asegúrese de usar un filtro RC entre el amplificador operacional y el ADC, los valores de este filtro RC suelen ser de alrededor de 50-200 ohmios, 1000pf. Esto sirve para mantener el voltaje estable cuando el ADC cambia entre canales y la carga se transfiere entre el capacitor interno del ADC y el pin externo. Un amplificador operacional solo no puede hacer esto. Si no amortigua el divisor de voltaje de alta impedancia, obtendrá errores debido a la corriente de fuga de ADC y la transferencia de carga.
cambie el divisor de voltaje, por ejemplo, conéctelo / desconéctelo al voltaje de suministro, para que pueda hacer esto solo ocasionalmente cuando lo desee. Un PFET funcionaría, solo tenga cuidado con cómo lo conduce.

— Jason S
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Esto suena genial, solo me gustaría agregar que necesita cargar (extraer corriente) de una batería para obtener una medición realista de la vida útil restante de la batería. Estás mucho mejor con un divisor de corriente más alto con un interruptor de apagado.

— Kortuk

Acabo de publicar una respuesta similar y voté para eliminarla. Aparentemente tenía una versión antigua de la página en caché. He votado esto, es el camino a seguir.

— Lou

+1 para cambiar el divisor de voltaje. Un truco muy útil.

— Clint Lawrence

@Kortuk: tienes un muy buen punto, pero desacoplaría el divisor de voltaje de la carga de la batería. Es realmente fácil conducir un FET de canal N directamente desde un microcontrolador (bueno ... debería haber una pequeña resistencia entre la salida micro + puerta FET, generalmente uso 10-100 ohmios) y tener una resistencia desde el drenaje FET hasta la fuente de alimentación . Mucho más fácil que intentar combinar estas dos funciones y establecer un divisor de voltaje conmutable. Además, hay muchas ocasiones en las que desea medir el voltaje de una batería sin carga o casi sin carga. En realidad, si tuviera que elegir uno u otro, lo mediría sin carga.

— Jason S

Jason S ha proporcionado una buena sugerencia sobre cómo puede reducir la potencia si es necesario. Pero antes de hacer la vida más complicada para usted, es posible determinar cuánto poder realmente puede permitirse.

Para cualquier diseño de baja potencia, debe considerar el presupuesto general de energía. Para un dispositivo alimentado por batería, esto generalmente estará determinado por la vida útil deseada de las baterías. Si la potencia combinada del resto del circuito es significativamente mayor que el divisor de resistencia, entonces no necesita preocuparse por eso o tiene otras partes del circuito que requieren mucha energía.

— Clint Lawrence
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+1 por señalar la importancia de la perspectiva. Añadiría, si es el 1% de su presupuesto de energía, no vale la pena preocuparse (¡a menos que tenga un montón de divisores de voltaje!) - Si es del 5 al 10% de su presupuesto de energía, puede valer la pena preocuparse; si es 20% o más, lo es. (solo mi 2c)

— Jason S

A mí me parece una buena regla general. El otro punto importante es que podemos medir y calcular estas cosas. Y hacerlo es más útil que adivinar :)

— Clint Lawrence el

Buen punto Jason. Un poco más sobre la aplicación: es un sistema de iluminación que permanecerá sin usar durante largos períodos de tiempo, y luego, cuando se enciende, extrae aproximadamente 3 A del suministro con un circuito de corriente constante. Entonces, en funcionamiento, el consumo de energía para el monitoreo de voltaje es una parte insignificante del consumo de energía total. Sin embargo, en el modo de espera, me gustaría que la capacidad de la batería no se agote innecesariamente tanto como sea posible, o más bien, me gustaría que se reduzca al mínimo cualquier drenaje parásito inevitable en el modo de espera.

@Kheng: ¿Es posible tener todo excepto el microcontrolador en una fuente de alimentación separada? Encienden los periféricos de una vez con un solo relé o fet bajo el control de uC. Entonces debería ser fácil controlar la corriente de reserva de la unidad de control y no tiene que preocuparse por minimizar la potencia en los circuitos individuales.

— Clint Lawrence

@Kheng: "Me gustaría que la capacidad de la batería no se agote innecesariamente tanto como sea posible" es demasiado puntiagudo para un ingeniero. ¿Cuál es la corriente promedio consumida? Para calcular eso, necesitará conocer el ciclo de trabajo promedio y la corriente inactiva. Luego aplique las reglas generales dadas por Jason para ver si tiene sentido hacer algo más complicado que un divisor de resistencia. La ingeniería NO está haciendo el 'mejor posible', está 'cumpliendo los requisitos para el menor costo'.

— Wouter van Ooijen