Jak odczytać wysokie napięcia na mikrokontrolerze?

Chcę odczytać wysokie napięcia, takie jak ~ 50 V, za pomocą mikrokontrolera. Planuję umieścić to jako wejście do linii A / D mikrokontrolera. Ale oczywiście nie powinieneś mieć tak wysokiego napięcia na wejściu mikrokontrolera, bo inaczej się usmaży.

Jak mogę odczytać wysokie napięcie? Najważniejsze jest to, że muszę obniżyć napięcie przed odczytaniem. Co muszę wziąć pod uwagę, obniżając to napięcie?

Z góry dziękuję!

Edycja: Zauważyłem w arkuszu danych PIC18, że mówi „Maksymalna zalecana impedancja dla źródeł analogowych wynosi 2,5 kOhm”. Jak to wpływa na obniżenie napięcia, czy to za pomocą dzielników rezystancyjnych itp.?

Prosty rezystorowy dzielnik napięcia osiągnie to, co chcesz.

Wzór na obliczenie napięcia wyjściowego jest następujący:

Jeśli więc założymy, że Twoje napięcie wejściowe mieści się w zakresie od 0-50 V, musimy podzielić go przez 10, aby osiągnąć 0-5 V. Jeśli założymy również, że chcemy obciążyć napięcie wejściowe 100 kΩ, wówczas obliczenia wyglądałyby następująco:

Vout / Vin = R2 / 100kΩ

0,1 = R2 / 100kΩ -> R2 = 10kΩ

R1 = 100kΩ - R2 = 90kΩ

Zatem R1 = 90kΩ i R2 = 10kΩ

W przypadku przetwornika ADC wymagającego maksymalnej impedancji źródła należy upewnić się, że impedancja dzielnika napięcia jest poniżej tego poziomu. Impedancję na dzielniku można obliczyć jako R1 || R2.

Dla <2,5kΩ powyższe nie spełni tego wymogu, ponieważ 10kΩ || 90kΩ = 9kΩ
Jeśli jednak użyjemy 9kΩ i 1kΩ, otrzymamy 1 / (1/1000 + 1/9000) = 900Ω

Pamiętaj, że im niższy opór, tym wyższy wymagany rezystor znamionowy. 50V / 1k = 50 mA -> 50mA * 45V = 2.25W poprzek górnego rezystora (0,25W u dołu),
w tym przypadku jest to najlepiej stosować bufor OpAmp pomiędzy wysokim dzielnika rezystancyjnego a ADC. Lub użyj dzielnika 2kΩ i 18kΩ, który nie jest tak energochłonny jak wersja 1k / 9k.

Aby dodać do odpowiedzi Oli:

Dioda Schottky'ego chroni wejście opampa przed przepięciem w przypadku, gdy napięcie wejściowe przekroczy maksymalne określone 50 V. Jest to lepsze rozwiązanie niż zener 5 V, który często umieszcza się równolegle z rezystorem 3 kΩ. Napięcie zenera 5 V wymaga kilku mA, jeśli prąd jest znacznie niższy, napięcie Zenera również będzie niższe, a dioda może zacisnąć wejście na przykład na 4 V lub nawet niżej.

Rezystor 27 kΩ pozwoli na 2 mA, czy to nie wystarczy dla zenera? Mogę, ale nie to dostanie Zener; większość z tych 2 mA przejdzie przez rezystor 3 kΩ, pozostawiając tylko dziesiątki do setek µA dla zenera, co jest po prostu za mało.

Wybierz diodę Schottky'ego o niskim odwrotnym prądzie upływu, aby napięcie zasilania 5 V nie miało zbyt dużego wpływu na dzielnik.

Do pomiaru izolowanego można użyć przetwornika napięcia, np. LEM LV-25 lub podobny.

Ale o wiele łatwiejszym sposobem, jeśli nie potrzebujesz izolacji, jest po prostu zastosowanie dzielnika napięcia :

Aby zwalczyć problem z impedancją źródła, możesz najpierw użyć dzielnika napięcia, a następnie użyć standardowego opampa. To powinno mieć dla ciebie wystarczająco niską impedancję wyjściową. Oto uwaga dotycząca aplikacji, którą zamieściłem wczoraj na temat używania opamp do konwersji poziomów napięcia dla ADC.

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

Wyszukaj coś, co nazywa się dzielnikiem rezystora . Za pomocą dwóch rezystorów możesz pomnożyć napięcie przez stałą między 0 a 1. W twoim przypadku chcesz skalować 50 V do poziomu mikrokontrolera. Powiedzmy, że mikro pracuje przy napięciu 5 V, więc chcesz skalować wejście o 0,1. Można to zrobić za pomocą dwóch rezystorów, z których pierwszy ma rezystancję 9 razy większą niż drugi. Sygnał przechodzi do pierwszego. Drugi koniec jest podłączony do drugiego rezystora i wejścia mikro A / D, a drugi koniec drugiego rezystora jest podłączony do uziemienia. Przy współczynniku 9: 1 zyskujesz 0,1 (tłumienie o 10).

Prawdopodobnie chcesz, aby dolna z dwóch (rezystor 1x) wynosiła około 10 kΩ, co dawałoby pozostałe 90 kΩ. Prawdopodobnie użyłbym 100 kΩ, aby zapewnić margines i przekroczenie poziomu wykrywania.

Udało mi się to za pomocą dzielnika napięcia i diody Zenera odwróconej między biegunem wejściowym a masą (na wszelki wypadek).