Como ler altas tensões no microcontrolador?

Eu quero ler altas tensões, como ~ 50V, usando um microcontrolador. Eu pretendo colocar isso como uma entrada na linha A / D do microcontrolador. Mas é claro que você não deve ter uma tensão tão alta na entrada de um microcontrolador ou ele fritará.

Como posso ler altas tensões? O principal é que preciso diminuir a tensão antes de lê-la. O que preciso considerar ao diminuir esta tensão?

Desde já, obrigado!

Edit: notei na folha de dados do PIC18 que diz "A impedância máxima recomendada para fontes analógicas é 2,5 kOhms". Como isso afeta o modo como diminuo a tensão, seja com divisores resistivos, etc.?

Um simples divisor de tensão resistiva alcançará o que você deseja.

A fórmula para calcular a tensão de saída é:

Portanto, se assumirmos que a tensão de entrada varia de 0 a 50V, precisamos dividi-la por 10 para atingir 0 a 5V. Se também assumirmos que queremos carregar a tensão de entrada com 100kΩ, os cálculos seriam algo como:

Vout / Vin = R2 / 100kΩ

0,1 = R2 / 100kΩ -> R2 = 10kΩ

R1 = 100kΩ - R2 = 90kΩ

Então R1 = 90kΩ e R2 = 10kΩ

Para um ADC que requer uma impedância máxima da fonte, verifique se a impedância do divisor de tensão está abaixo deste nível. A impedância no divisor pode ser calculada como R1 || R2.

Para <2,5kΩ, o acima não atenderá a esse requisito como 10kΩ || 90kΩ = 9kΩ
Se usarmos 9kΩ e 1kΩ, obteremos 1 / (1/1000 + 1/9000) = 900Ω

Lembre-se de que quanto menor a resistência, maior a resistência de potência necessária. 50V / 1k = 50mA -> 50mA * 45V = 2,25W no resistor superior (0,25W no fundo)
Nestes casos, é melhor usar um buffer opamp entre um divisor de alta resistência e o ADC. Ou use um divisor de 2kΩ e 18kΩ, que não consome tanta energia quanto a versão 1k / 9k.

Para adicionar à resposta de Oli:

O diodo Schottky protege a entrada do opamp contra sobretensão, caso a tensão de entrada exceda o máximo especificado de 50 V. Essa é uma solução melhor que o zener de 5 V, que geralmente é colocado em paralelo com o resistor de 3 kΩ. A tensão do zener de 5 V requer vários mA; se a corrente for muito menor, a tensão do zener também será menor e o diodo poderá prender a entrada a, por exemplo, 4 V ou até mais baixa.

O resistor de 27 kΩ permitirá 2 mA, não é suficiente para o zener? Eu posso, mas não é isso que o zener terá; a maior parte desses 2 mA passará pelo resistor de 3 kΩ, deixando apenas dezenas a centenas de µA para o zener, o que é simplesmente muito pouco.

Selecione um diodo Schottky com uma corrente de fuga reversa baixa, para que a tensão de alimentação de 5 V não influencie muito o divisor.

Para uma medição isolada, você pode usar um transdutor de tensão, por exemplo, LV-25 do LEM ou similar.

Mas uma maneira muito mais fácil, se você não precisar de isolamento, é apenas usar um divisor de tensão :

Para combater o problema de impedância da fonte, você pode primeiro usar um divisor de tensão e depois usar um opamp padrão. Isso deve ter uma impedância de saída suficientemente baixa para você. Aqui está uma nota de aplicativo que eu publiquei ontem sobre o uso de opamps para converter níveis de tensão para ADCs.

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

Procure algo chamado divisor de resistor . Usando dois resistores, você pode multiplicar uma tensão por uma constante entre 0 e 1. No seu caso, você deseja escalar 50 V até o nível do microcontrolador. Digamos que o micro esteja funcionando com 5 V, então você quer escalar a entrada em 0,1. Isso poderia ser feito com dois resistores, o primeiro tendo 9x a resistência do segundo. O sinal entra no primeiro. A outra extremidade é conectada ao segundo resistor e à entrada micro A / D, e a outra extremidade do segundo resistor é conectada ao terra. Com a proporção 9: 1, você obtém um ganho de 0,1 (atenuação de 10).

Você provavelmente deseja que o menor dos dois (o resistor 1x) esteja em torno de 10 kΩ, o que tornaria os outros 90 kΩ. Eu provavelmente usaria 100 kΩ para fornecer alguma margem e sobrepor a detecção.

Fiz isso com sucesso usando um divisor de tensão e um diodo Zener inverso entre o pino de entrada e o terra (apenas no caso).