Medição de tensão PIC

Estou usando um dispositivo alimentado por bateria e gostaria que meu microcontrolador (PIC) informasse sobre a tensão de alimentação.

Isso é para que eu possa determinar quantas baterias são usadas no suprimento e também o estado de carga da bateria.

A tensão de alimentação varia de 4xD (alcalinos NiMH nominais de 1.2V ou 1.5V produzindo cerca de 6V) a 12xAA (NiMH 1.2V para alcalinos 14,4V ou 1,5V alcalinos para 18V).

Meu PIC está esgotando uma fonte de 5V regulamentada.

Eu pretendo usar uma das portas ADC para medir a tensão e, portanto, acredito que devo mapear o 18V fsd para o intervalo de 0 a 5V, de modo que precisaria dividir a tensão de entrada por 3.

Já ouvi falar em usar um divisor de tensão do resistor, mas sei que pode ser um desperdício em termos de energia consumida.

Quer saber se existe uma maneira melhor de alcançar essa divisão de tensão sem muita perda / desperdício de energia?

Obrigado.

— mad_z
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Respostas:

você quer um divisor de tensão. se você se preocupa com a dissipação de energia, há algumas coisas que você pode fazer:

use um divisor de tensão de impedância razoavelmente alta, com um capacitor no terminal de saída e tampe-o com um amplificador operacional de baixa potência. Certifique-se de usar um filtro RC entre o amplificador operacional e o ADC, pois os valores desse filtro RC são tipicamente em torno de 50-200 ohms, 1000pf. Isso serve para manter a tensão estável quando o ADC está alternando entre os canais e a carga é transferida entre o capacitor interno do ADC e o pino externo. Um amplificador operacional sozinho não pode fazer isso. Se você não armazenar em buffer o divisor de tensão de alta impedância, você receberá erros devido à corrente de fuga do ADC e à transferência de carga.
alterne o divisor de tensão, por exemplo, conecte / desconecte-o à tensão de alimentação, para que você possa fazer isso apenas ocasionalmente quando quiser. Um PFET funcionaria, apenas tenha cuidado com a maneira como você o dirige.

— Jason S
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Parece ótimo, gostaria de acrescentar que você precisa carregar (puxar corrente de) uma bateria para obter uma medida realista da vida útil restante da bateria. Você está muito melhor com um divisor de corrente mais alto com um interruptor de desligamento.

— 21413 Kortuk

Acabei de publicar uma resposta semelhante e votei em excluí-la. Aparentemente, eu tinha uma versão antiga da página em cache. Votei nisso, é o caminho a percorrer.

— Lou

+1 para alternar o divisor de tensão. Um truque muito útil.

— Clint Lawrence

@ Kortuk: você tem um ponto muito bom, mas eu separaria o divisor de tensão da carga da bateria. É realmente fácil acionar um FET de canal N diretamente de um microcontrolador (bem ... deve haver um pequeno resistor entre a micro saída + a porta do FET, eu geralmente uso 10-100 ohms) e ter um resistor do dreno do FET à fonte de alimentação . Muito mais fácil do que tentar combinar essas duas funções e definir um divisor de tensão selecionável. Além disso, há muitas ocasiões em que você deseja medir a tensão da bateria sem carga ou quase sem carga. Na verdade, se eu tivesse que escolher um ou outro, eu o mediria sem carga.

— Jason S

Jason S forneceu uma boa sugestão de como você pode reduzir a energia, se necessário. Mas antes de tornar a vida mais complicada para você, é possível determinar quanta energia você realmente pode pagar.

Para qualquer projeto de baixa energia, considere o orçamento geral de energia. Para um dispositivo alimentado por bateria, isso geralmente será determinado pela vida útil desejada das baterias. Se a potência combinada do resto do circuito for significativamente maior que o divisor do resistor, ou você não precisa se preocupar com isso ou terá outras partes do circuito com muita energia para se preocupar.

— Clint Lawrence
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+1 por apontar a importância da perspectiva. Eu acrescentaria que, se é 1% do seu orçamento de energia, não vale a pena se preocupar (a menos que você tenha um monte de divisores de tensão!) - se é de 5 a 10% do seu orçamento de energia, pode valer a pena se preocupar; se é 20% ou mais, é. (apenas a minha 2c)

— Jason S

Parece uma boa regra para mim. O outro ponto importante é que podemos medir e calcular essas coisas. E fazê-lo mais útil do que adivinhar :)

— Clint Lawrence

Bom ponto Jason. Um pouco mais sobre a aplicação: é um sistema de iluminação que não será utilizado por longos períodos de tempo e, quando ligado, extrai cerca de 3A da fonte com um circuito de corrente constante. Portanto, em operação, o consumo de energia para o monitoramento de tensão é uma parte insignificante do consumo total de energia. No entanto, no modo de espera, eu gostaria que a capacidade da bateria não fosse desnecessariamente drenada, tanto quanto possível, ou melhor, que qualquer drenagem parasitária inevitável seja minimizada no modo de espera.

@ Kheng: É possível ter tudo, exceto o microcontrolador em uma fonte de alimentação separada? Eles ligam os periféricos de uma só vez com um relé ou fet sob o controle do uC. Deve ser fácil controlar a corrente de espera do uC e você não precisa se preocupar em minimizar a potência nos circuitos individuais.

— Clint Lawrence

@ Kheng: "Eu gostaria que a capacidade da bateria não fosse desnecessariamente drenada, tanto quanto possível" é muito pontuda para um engenheiro. Qual é a corrente média consumida? Para calcular isso, você precisará conhecer o ciclo de serviço médio e a corrente inativa. Em seguida, aplique as regras básicas fornecidas por Jason para ver se faz sentido fazer algo mais complicado do que um divisor de resistor. A engenharia NÃO está fazendo o 'melhor possível', mas 'atendendo aos requisitos para o menor custo'.

— Wouter van Ooijen