So messen Sie die Batteriespannung

Ich baue ein batteriebetriebenes Gerät. Fast meine gesamte Logik läuft mit 3,3 V, obwohl ich für einige Hobby-Servos eine 5-V-Versorgung habe.

Ich möchte die Batteriespannung messen, kann dies jedoch nicht direkt mit dem ADC auf meinem Controller tun, da die Batteriespannung (abhängig von der Zellenzahl der Lithium-Polymer-Batterie, die der Benutzer an das Gerät anschließt) zwischen 6 und 6 variieren kann 36 Volt. (Meine 5V- und 3,3V-Versorgungen sind mit dieser Eingangsvariante bereits in Ordnung.) Der ADC kann nichts über seiner Versorgungsspannung messen.

Offensichtlich brauche ich eine Art Verstärker mit einer gebrochenen Verstärkung, ungefähr 1/12 oder so. Sollte ich nur einen einfachen Spannungsteiler verwenden? Wie entscheide ich, welche Werte verwendet werden sollen? Die Maximierung der Akkulaufzeit im Schlafmodus ist ein Problem, sodass für die Verwendung großer Werte gestimmt wird. Was schränkt ein, wie groß diese Werte sein können? (Die Eingangsimpedanz des ADC, richtig?)

Bin ich aus irgendeinem Grund besser dran, eine Art Operationsverstärkerschaltung zu verwenden?

Was ist hier die übliche Lösung?

Es gibt keine "übliche" Lösung. Einige sind:

1. Verwenden Sie einen High-Side-Schalter. Verwenden Sie einen Spannungsteiler mit relativ niedriger Impedanz, schalten Sie ihn jedoch bei jedem Batteriemesswert nur für kurze Zeit ein. Da es nur für einen sehr kleinen Teil der Gesamtzeit eingeschaltet ist, ist die durchschnittliche Stromaufnahme gering. Dies erfolgt normalerweise mit einem P-Kanal-FET, um keine Offset-Spannung hinzuzufügen.

2. Verwenden Sie einen so hochohmigen Teiler, wie Ihr A / D verträgt. A / Ds werden aus zwei Gründen für eine maximale Impedanz der Quellenspannung spezifiziert, um die Probe aufzuladen und die Kappe innerhalb der angegebenen Erfassungszeit zu halten, und so, dass der Leckstrom einen ausreichend kleinen Versatz zum Ignorieren verursacht. Eine zu hohe Impedanz aus dem ersten Grund kann durch eine längere Abtastzeit überwunden werden, die Sie mit einigen A / D steuern können. Sie können jedoch nichts gegen die Leckage tun. 100 nA verursachen beispielsweise einen 100-mV-Fehler bei einer Quellenimpedanz von 1 MΩ.

3. Verwenden Sie einen hochohmigen Teiler, gefolgt von einem Pufferverstärker. Sie müssen immer noch Leckagen berücksichtigen, aber eine gute Leckage am Opamp-Eingang ist normalerweise viel geringer als eine Leckage an einem Mikrocontroller-Pin.