Делитель нулевого или слаботочного напряжения для идентификации переключателя

8

Можно ли спроектировать схему делителя напряжения с переключателями, которые используют нулевой ток или очень низкий ток? Будет ли работать транзистор для подключения / отключения конца цепи резисторов от земли?

Фон

Схема будет делать две вещи. Каждый переключатель в цепи разбудит микросхему (ATMEGA328P) с помощью транзистора, чтобы отправить НИЗКИЙ вывод прерывания. Как только микросхема проснется, АЦП будет измерять напряжение, поступающее от цепи, позволяя ИС узнать, какая кнопка была нажата.

Весь проект будет работать от батареи, и наличие этого делителя напряжения может значительно повлиять на срок службы батареи.

Проект будет: 1) читать файлы с SD-карты, 2) переходить в режим сна, 3) активировать и воспроизводить звуки, когда нажата одна из 16 кнопок, и 4) переходить в режим сна и повторять процесс, начиная с # 3 при нажатии кнопки. Я ожидаю, что когда он работает, у него будет существенное потребление тока.

Существующая цепь делителя напряжения

введите описание изображения здесь

Возможное решение транзистора

Поместив транзистор между концом цепочки резисторов и землей, и, нажав кнопку, активируйте транзистор, соедините конец цепочки напряжений с землей. Это приведет к начальному показанию напряжения 5 В, и после включения транзистора фактическим напряжением считывания будет предполагаемое напряжение. Я понятия не имею, будет ли это работать.

возможная схема делителя напряжения с транзистором

Другие решения

По вопросу 28897 я мог бы использовать высокие значения резисторов, например 10 МОм. Но это все равно будет иметь ток в сотни нА. Я бы предпочел ноль.

transistors voltage-divider

— LucasMcGraw
источник

3

Если вы используете батарею емкостью 1000 мАч с напряжением 5 В на 10 МОм, батарея прослужит 228 лет, или 6 лет, с крошечной литиевой батареей на 30 мАч. Каждый образец, который вы берете с АЦП, также заряжает или разряжает крышку. Кроме того, входные импедансы АЦП на контроллерах, как правило, находятся в диапазоне 10К, и вы будете заряжать ограничение через это с каждым образцом. Учитывая это, вы уверены, что ваше решение nA действительно окажет заметное влияние на срок службы батареи?

— Скотт Сейдман

Вы правы, учитывая, что сумма тока покоя регулятора напряжения и самого MCU (в спящем режиме), вероятно, составляет не менее 10 мкА. Я просто пытаюсь сократить любой ненужный ток утечки.

— LucasMcGraw

@ n.taco Некоторые дополнительные данные помогут. Какое у вас максимальное напряжение батареи? Какое у вас напряжение Vcc? Как подается питание на УК (через линейный регулятор, или режим переключения, или напрямую от батареи)?

— Ник Алексеев

Источником батареи, вероятно, будет 4 D элементов. Регулятором напряжения является Maxim MAX667 (линейный регулятор напряжения), который подает питание на все устройства (никакие устройства не видят напряжение аккумулятора, кроме регулятора). Vcc 5V.

— LucasMcGraw

@ n.taco Кстати, напишите обозначения компонентов в ваших схемах. Гораздо проще сказать «Q23», чем «3-й нижний BJT справа». Прочитайте это . Ваш риск гипертонии значительно возрастет, если вы не будете следовать этим рекомендациям на EE.SE. Честное предупреждение.

— Ник Алексеев

5

Новый ответ

Ваш подход может работать. Но ваша вторая схема имеет ошибку, я думаю. АЦП всегда будет видеть V _быть транзистора, который всегда 0.7V или так.

Это изменение не должно иметь этой проблемы, потому что между базой и АЦП есть резистор R39.

введите описание изображения здесь

Старый ответ, который не был ответом

Делитель можно переключать с помощью транзистора для экономии заряда аккумулятора. Тем не менее, это должен быть высокий боковой переключатель. Если вы переключитесь на землю, то на выводе A / D появится напряжение батареи, что может повредить вход.

(Первоначально схема была размещена в этой теме .)

— Ник Алексеев
источник

Как эта идея будет работать при условии, что переключатели включают транзистор?

— LucasMcGraw

1

Замените цифровой сигнал divider On/Off, управляющий транзистором, ручным переключателем. Как насчет этого?

— Ник Алексеев

1. Мне трудно понять, как бы я расширил это, чтобы определить, какой переключатель нажат. Для N переключателей, разве мне не нужно иметь N транзисторов плюс резисторы для деления напряжения? 2. Если Vcc <= максимальное напряжение АЦП, смогу ли я переключить заземление? В этом случае напряжение на АЦП начнется с 5 В, но уменьшится до разделенного напряжения, правильно?

— LucasMcGraw

@NickAlexeev Я вижу ошибку, спасибо, что указал на это; Я также не осознавал, что это можно сделать с одним транзистором. Это выглядит великолепно, я попробую на этих выходных.

— LucasMcGraw

3

Вам даже не нужен транзистор для отключения цепочки резисторов, вы можете просто подключить его к выходному контакту MCU. Установите для него то же значение, что и для другого конца строки, и он будет использовать ток, близкий к нулю. Я использовал этот подход, и он отлично работает.

(На вашей схеме дайте транзистору собственное заземление и подключите контакт MCU к нижней части цепочки резисторов).

— pjc50
источник

Вы имеете в виду вторую диаграмму или первую?

— LucasMcGraw

Кроме того, если оба контакта ВЫСОКИЕ, будет ли падение напряжения в делителе?

— LucasMcGraw

Первая диаграмма (отредактировал ваш пост, чтобы включить их напрямую). Если оба конца высокие, то напряжение во всех точках вдоль делителя будет высоким, и ток не будет течь.

— pjc50

2

Можно ли разработать схему делителя напряжения с переключателями, которые используют нулевой ток ...

Это должно сделать трюк и не требуется заземления. Делитель подключается к батарее, только когда переключатель замкнут, а вход АЦП заземлен, когда все переключатели разомкнуты.

Для 5 В Vcc вход АЦП:

5,0 В = SW1 закрыт
3,3 В = SW2 закрыт
1,7 В = SW3 закрыт
0 В = все выключатели открыты

Конечно, вы можете настроить значения резистора по своему вкусу.

введите описание изображения здесь

— Альфред Центавра
источник

Такой подход может быть хорошим, если вы используете качественные переключатели. Это может быть очень плохо, если кто-то использует карбоновые купола на плате ПК, поскольку сопротивление слегка нажатой кнопки может быть менее 1 кОм или более 100 кОм, или где-то между ними, и такое сопротивление может оставаться разумным. стабильный в течение значительной доли секунды. Хотя система обычно игнорирует легкие нажатия кнопок, обычно раздражает, что легкое нажатие на одну кнопку интерпретируется как совершенно другая кнопка.

— суперкат

Согласен; Использование чувствительного к давлению резистора вместо разумного приближения Geniune, разомкнутое при выключенном, короткое при включенном , в этой схеме переключатель приведет к непредсказуемым результатам.

— Альфред Центавра

Во многих приложениях углеродно-купольный контакт, даже если он ведет себя как резистор, чувствительный к давлению, может использоваться в качестве переключателя (хотя добавление некоторого аппаратного или полуаппаратного гистерезиса, безусловно, может помочь). Я просто хотел убедиться, что читатели знают, что это не одно из этих приложений.

— суперкат

Действительно, и, к сожалению, это различие, которое должно быть сделано. То, что что-то называется «переключателем», не обязательно означает, что это хорошее приближение к идеальному переключателю.

— Альфред Центавра

1

При наличии двух выводов ввода / вывода с разумно согласованными пороговыми значениями переключения можно подключить заземленный колпачок к каждому выводу процессора через небольшой резистор, привязать по одному колпачку к каждому концу цепочки резисторов, а каждый коммутатор подключить отвод на цепочке к VDD. или земля (в зависимости от того, что удобнее; я буду использовать VDD для этого обсуждения). Имейте значительное сопротивление между любым концом и первым выключателем. Иногда, когда ни один переключатель не нажат, заземлите оба контакта достаточно долго, чтобы разрядить крышки; затем всплыть один и установить другой VDD. Время, необходимое для изменения состояния плавающей булавки. Если пороги входов могут отличаться, повторите тест для другого входа. Затем заземлите оба контакта, а затем отпустите их - это состояние простоя.

Как только будет замечено, что штифт изменяет состояние, заземлите оба штифта достаточно долго, чтобы разрядить крышку, и поплавайте их. Время, необходимое для изменения состояния каждого контакта. Отношение этого времени к базовой линии, измеренной выше, скажет вам сопротивление от каждого контакта до VDD. Убедитесь, что сумма двух измерений достаточно близка к общему сопротивлению струны (в противном случае кнопка не имеет хорошего контакта, поэтому показания могут быть ошибочными).

Если процессор может потреблять избыточный ток, когда входы отводятся от рельсов, может быть хорошей идеей периодически снимать крышки, даже если ни одна кнопка не нажата. Если это сделано, токи покоя для системы должны быть довольно минимальными.

— Supercat
источник

Интересная идея. Не будут ли конденсаторы непрерывно потреблять ток?

— LucasMcGraw

1

@ n.taco: увеличение напряжения на крышке на определенную величину требует добавления величины заряда (в кулонах), равной изменению напряжения (в вольтах), умноженному на емкость (в фарадах). Уменьшение напряжения требует снятия заряда. Один ампер представляет один кулон в секунду. Зарядка конденсатора и сброс его заряда на землю с некоторой периодической скоростью потребует величины тока, равной заряду за цикл, умноженному на частоту. Если конденсатор проводит большую часть своего времени, сидя при постоянном напряжении, он будет использовать практически нулевой ток в течение этого времени.

— Суперкат