Ich möchte mit einem Mikrocontroller hohe Spannungen wie ~ 50V auslesen. Ich plane, dies als Eingang in die A / D-Leitung des Mikrocontrollers einzuspeisen. Aber natürlich sollte die Spannung am Eingang eines Mikrocontrollers nicht so hoch sein, sonst brät sie.
Wie kann ich Hochspannungen lesen? Die Hauptsache ist, dass ich die Spannung verringern muss, bevor ich sie lese. Was muss ich beachten, wenn ich diese Spannung absenke?
Danke im Voraus!
Bearbeiten: Ich habe im Datenblatt PIC18 festgestellt, dass dort steht: "Die empfohlene maximale Impedanz für analoge Quellen beträgt 2,5 kOhm." Wie wirkt sich das darauf aus, wie ich die Spannung absenke, sei es mit Widerstandsteilern usw.?
Antworten:
Ein einfacher ohmscher Spannungsteiler erzielt , was Sie wünschen.
Die Formel zur Berechnung der Ausgangsspannung lautet:
Wenn wir also annehmen, dass Ihre Eingangsspannung im Bereich von 0 bis 50 V liegt, müssen wir sie durch 10 teilen, um 0 bis 5 V zu erreichen. Wenn wir auch annehmen, dass wir die Eingangsspannung mit 100kΩ laden wollen, dann würden die Berechnungen ungefähr so aussehen:
Vout / Vin = R2 / 100kΩ
0,1 = R2 / 100 kΩ -> R2 = 10 kΩ
R1 = 100 kΩ - R2 = 90 kΩ
Also ist R1 = 90 kΩ und R2 = 10 kΩ
Bei einem ADC, der eine maximale Quellenimpedanz erfordert, müssen Sie sicherstellen, dass die Spannungsteilerimpedanz unter diesem Wert liegt. Die Impedanz am Teiler kann mit R1 || R2 berechnet werden.
Für <2,5 kΩ wird die obige Anforderung nicht erfüllt, da 10 kΩ || 90 kΩ = 9 kΩ.
Wenn wir jedoch 9 kΩ und 1 kΩ verwenden, erhalten wir 1 / (1/1000 + 1/9000) = 900 Ω
Denken Sie daran, je niedriger der Widerstand, desto höher die Leistung der benötigten Widerstände. 50 V / 1 k = 50 mA -> 50 mA * 45 V = 2,25 W über dem oberen Widerstand (0,25 W über dem unteren Widerstand)
In diesen Fällen ist es am besten, einen Operationspuffer zwischen einem hochohmigen Teiler und dem ADC zu verwenden. Oder verwenden Sie einen 2kΩ- und 18kΩ-Teiler, der nicht ganz so leistungshungrig ist wie die 1k / 9k-Version.
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Um zu Olis Antwort hinzuzufügen:
Die Schottky-Diode schützt den Eingang des Operationsverstärkers vor Überspannung, falls die Eingangsspannung die angegebenen 50 V überschreiten sollte. Dies ist eine bessere Lösung als der 5-V-Zener, der häufig parallel zum 3-kΩ-Widerstand geschaltet wird. Die 5-V-Zenerspannung benötigt mehrere mA, wenn der Strom viel niedriger ist, ist auch die Zenerspannung niedriger, und die Diode kann den Eingang auf beispielsweise 4 V oder sogar niedriger klemmen.
Der 27-kΩ-Widerstand lässt 2 mA zu, reicht das nicht für den Zener? Ich könnte, aber das ist nicht das, was der Zener bekommen wird; Der größte Teil dieser 2 mA fließt durch den 3 kΩ-Widerstand, so dass für den Zener nur 10 bis 100 µA übrig bleiben, was einfach zu wenig ist.
Wählen Sie eine Schottky-Diode mit geringem Sperrstrom, damit die 5 V-Versorgungsspannung den Teiler nicht zu stark beeinflusst.
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Für eine isolierte Messung können Sie einen Spannungswandler verwenden, z. B. LV-25 von LEM oder ähnliches.
Eine viel einfachere Möglichkeit, wenn Sie keine Isolierung benötigen, ist die Verwendung eines Spannungsteilers :
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Um das Problem der Quellenimpedanz zu lösen, können Sie zuerst einen Spannungsteiler und dann einen Standard-Operationsverstärker verwenden. Das sollte eine ausreichend niedrige Ausgangsimpedanz für Sie haben. Hier ist ein App-Hinweis, den ich gestern über die Verwendung von Opamps zum Konvertieren von Spannungspegeln für ADCs gepostet habe.
http://www.ti.com/lit/an/slyt173/slyt173.pdf
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Schlagen Sie einen Widerstandsteiler nach . Mit zwei Widerständen können Sie eine Spannung mit einer Konstanten zwischen 0 und 1 multiplizieren. In Ihrem Fall möchten Sie 50 V auf die Ebene des Mikrocontrollers reduzieren. Angenommen, das Mikro wird mit 5 V betrieben, und Sie möchten den Eingang auf 0,1 skalieren. Dies könnte mit zwei Widerständen geschehen, wobei der erste den 9-fachen Widerstand des zweiten aufweist. Das Signal geht in die erste. Das andere Ende ist mit dem zweiten Widerstand und dem Mikro-A / D-Eingang verbunden, und das andere Ende des zweiten Widerstands ist mit Masse verbunden. Mit dem Verhältnis 9: 1 erhalten Sie eine Verstärkung von 0,1 (Dämpfung um 10).
Sie möchten wahrscheinlich, dass der untere der beiden (der 1x-Widerstand) ungefähr 10 kΩ beträgt, was die anderen 90 kΩ ergibt. Ich würde wahrscheinlich 100 kΩ verwenden, um einen gewissen Spielraum und eine Bereichsüberschreitungserfassung bereitzustellen.
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Ich habe dies erfolgreich mit einem Spannungsteiler und einer Zenerdiode durchgeführt, die zwischen dem Eingangspin und Masse (nur für den Fall) in Sperrrichtung vorgespannt ist.
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