Как читать высокие напряжения на микроконтроллере?

Я хочу читать высокие напряжения, например, ~ 50 В, используя микроконтроллер. Я планирую поместить это как вход в линию A / D микроконтроллера. Но, конечно, у вас не должно быть такого высокого напряжения на входе микроконтроллера, иначе он зажарится.

Как я могу читать высокие напряжения? Главное, чтобы перед чтением нужно было понизить напряжение. Что я должен учитывать при понижении этого напряжения?

Заранее спасибо!

Изменить: я заметил в спецификации PIC18, что он говорит: «Максимальный рекомендуемый импеданс для аналоговых источников составляет 2,5 кОм». Как это влияет на то, как я понижаю напряжение, будь то с помощью резистивных делителей и т. Д.?

Простой резистивный делитель напряжения даст то, что вы хотите.

Формула для расчета выходного напряжения имеет вид:

Поэтому, если мы предположим, что ваше входное напряжение находится в диапазоне от 0 до 50 В, нам нужно разделить его на 10, чтобы достичь 0-5 В. Если также предположить, что мы хотим нагрузить входное напряжение 100 кОм, то вычисления будут выглядеть примерно так:

Vout / Vin = R2 / 100 кОм

0,1 = R2 / 100 кОм -> R2 = 10 кОм

R1 = 100 кОм - R2 = 90 кОм

Итак, R1 = 90 кОм и R2 = 10 кОм

Для АЦП, требующего максимального полного сопротивления источника, вы должны убедиться, что полное сопротивление делителя напряжения ниже этого уровня. Полное сопротивление на делителе можно рассчитать как R1 || R2.

Для <2,5 кОм вышеупомянутое не будет соответствовать этому требованию, так как 10 кОм || 90 кОм = 9 кОм
Если мы используем 9 кОм и 1 кОм, мы получаем 1 / (1/1000 + 1/9000) = 900 Ом

Имейте в виду, что чем ниже сопротивление, тем выше номинальные резисторы, которые вам нужны. 50 В / 1 к = 50 мА -> 50 мА * 45 В = 2,25 Вт на верхнем резисторе (0,25 Вт на нижнем).
В этих случаях лучше использовать буфер усилителя между делителем высокого сопротивления и АЦП. Или используйте делитель 2 кОм и 18 кОм, который не так требователен к энергопотреблению, как версия 1 кОм / 9 кОм.

Чтобы добавить к ответу Оли:

Диод Шоттки защищает вход операционного усилителя от перенапряжения в случае, если входное напряжение превысит максимальное установленное значение 50 В. Это лучшее решение, чем стабилитрон 5 В, который часто размещается параллельно резистору 3 кОм. Для напряжения стабилитрона 5 В требуется несколько мА, если ток намного ниже, напряжение стабилитрона также будет ниже, и диод может ограничить вход, например, до 4 В или даже ниже.

Резистор 27 кОм позволит 2 мА, разве этого не достаточно для стабилитрона? Я мог бы, но это не то, что получит стабилитрон; большая часть этих 2 мА будет проходить через резистор 3 кОм, оставляя только десятки до сотен мкА для стабилитрона, что просто слишком мало.

Выберите диод Шоттки с низким обратным током утечки, чтобы напряжение питания 5 В не слишком сильно влияло на делитель.

Для изолированного измерения вы можете использовать преобразователь напряжения, например LEM LV-25 или аналогичный.

Но гораздо более простой способ, если вам не нужна изоляция, это просто использовать делитель напряжения :

Чтобы бороться с проблемой полного сопротивления источника, вы можете сначала использовать делитель напряжения, а затем использовать стандартный операционный усилитель. Это должно иметь достаточно низкий выходной импеданс для вас. Вот заметка о приложении, которую я опубликовал вчера об использовании операционных усилителей для преобразования уровней напряжения для АЦП.

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

Посмотрите, что называется резистор делитель . Используя два резистора, вы можете умножить напряжение на константу от 0 до 1. В вашем случае вы хотите уменьшить значение 50 В до уровня микроконтроллера. Допустим, микро работает на 5 В, поэтому вы хотите масштабировать вход на 0,1. Это можно сделать с двумя резисторами, первый из которых в 9 раз больше сопротивления второго. Сигнал идет в первый. Другой конец подключен ко второму резистору и микро-аналого-цифровому входу, а другой конец второго резистора заземлен. При соотношении 9: 1 вы получаете усиление 0,1 (ослабление на 10).

Вы, вероятно, хотите, чтобы нижняя из двух величин (резистор 1x) составляла около 10 кОм, а остальные 90 кОм. Я бы, вероятно, использовал 100 кОм для обеспечения некоторого запаса и превышения чувствительности.

Я успешно сделал это с помощью делителя напряжения и обратного диода Зенера, смещенного между входным контактом и землей (на всякий случай).