Monitorowanie baterii o niskim natężeniu

Chcę uruchomić mikrokontroler z liposondy 1S przez liniowy regulator 3V. Muszę jednak zmierzyć napięcie akumulatora. Problem z użyciem dzielnika napięcia polega na tym, że z czasem rozładowuje on baterię, która może mieć wbudowany obwód ochronny lub nie. Ponieważ używany AVR ma zalecaną impedancję wejściową nie wyższą niż 10 K, nie mogę zrobić dzielnik też zbyt duży.

Czy ktoś może zaproponować rozwiązanie, które pozwoliłoby mi monitorować to napięcie bez niszczenia niezabezpieczonej baterii przez kilka miesięcy? Obwód może wejść w tryb głębokiego uśpienia na dłuższy czas, co oznacza, że ​​rozwiązanie dzielnika napięcia zużywa najwięcej energii.

Skończyło się na użyciu zarówno rozwiązania Hanno, jak i Andy'ego. Dzięki za cały wkład. Niestety może wybrać tylko jedną odpowiedź.

Dzielnik napięcia musi dołączyć do MCU w trybie głębokiego uśpienia, a następnie ... Można to osiągnąć za pomocą FET kanału P (na przykład) .... Kiedy MCU się budzi, będzie chciał zmierzyć napięcie akumulatora, więc co może to zrobić, włączając obwód utworzony wokół FET kanału P, który łączy akumulator + V z dzielnikiem napięcia: -

Wejście ADC pokazano po prawej stronie i napięcie nie będzie do niego docierało, chyba że MCU aktywuje BC547 przez rezystor 10k. Bez aktywacji FET kanału P jest wyłączony i praktycznie otwarty obwód. Jeśli możesz zaprogramować MCU, aby podczas snu miał ściąganie na sworzeń kontrolny, w przeciwnym razie dodaj kolejny (powiedzmy) 10k rezystor z tego punktu do ziemi - to zapewnia, że ​​FET kanału P jest całkowicie wyłączony.

Krótkie słowo ostrzeżenia, wybierz fet kanał P o niskim prądzie upływowym, gdy jest wyłączony, w przeciwnym razie nastąpi niewielki spadek żywotności baterii, ale większość płet będzie poniżej 100nA, a wiele w okolicach 1nA.

I ostatnia rzecz - w jaki sposób regulator napięcia działa na prąd czuwania, gdy mikro jest wyłączony - czy też musisz się tym zająć?

Gdy musisz dowiedzieć się tylko, kiedy bateria się wyczerpie (lub ostrzec krótko przed tym), nie musisz mierzyć bezpośrednio jej napięcia. Napięcie wyjściowe regulatora spadnie poniżej 3 V, zanim akumulator osiągnie swoje minimalne napięcie. Możesz więc zmierzyć napięcie zasilania mikrokontrolera.

W zależności od faktycznych możliwości można to zrobić bez użycia dzielnika napięcia. Na przykład spójrz do arkusza danych ADC dla PIC12F1822, (na stronie 141):

PIC ma wewnętrzne napięcie odniesienia i może mierzyć jego wartość („bufor FVR”, który trafia do multipleksera). Ale może również wykorzystywać napięcie zasilania jako odniesienie dla pomiarów ADC (selektor ADPREF u góry).

Biorąc to pod uwagę, można po prostu zmierzyć napięcie odniesienia w odniesieniu do napięcia zasilania i uzyskać w wyniku napięcie zasilania. W przypadku 12F1822 wewnętrzne odniesienie wynosi 2,048 V, a ADC ma 10-bitową rozdzielczość. Kiedy więc napięcie zasilania spadnie poniżej 3,0 V, wynik ADC wzrośnie powyżej 699:

Należy pamiętać, że niższe napięcie zasilania oznacza wyższe wyniki ADC, ponieważ napięcie wejściowe i napięcie odniesienia są zamieniane w zwykły sposób. Możesz przekonwertować ten wzór, aby sprawdzić rzeczywiste napięcie zasilania, biorąc pod uwagę wynik ADC.

Czy naprawdę potrzebujesz regulatora liniowego? Uruchomienie µC przy pełnym napięciu akumulatora znacznie ułatwi sprawę. Poza tym regulator i µC zawsze będą pobierać energię, nawet w trybach oszczędzania energii, stale rozładowując baterię. Spójrz na arkusze danych i miej to na uwadze.

Ponieważ wejście ADC (typowego ADC typu próbkuj i przytrzymaj, jak w AVR µC) będzie pochłaniać prąd tylko podczas faktycznego próbkowania wartości, przejściową niską impedancję wejściową można skompensować, po prostu dodając kondensator:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Maksymalna częstotliwość próbkowania będzie oczywiście ograniczona w ten sposób, ponieważ kondensator będzie potrzebował czasu na ponowne naładowanie przez duży rezystor przed wykonaniem następnego próbkowania, ale zakładam, że nie będziesz mierzył więcej niż, powiedzmy, raz na sekundę.

Czas wymagany do ponownego naładowania kondensatora można ustawić, zmieniając jego pojemność i / lub R1. Większe R1 = mniejsze „straty” energii + niższe maks. częstotliwość próbkowania. Mniejsza pojemność będzie ładowana szybciej za dany rezystor i tak dalej.
Będziesz chciał zmaksymalizować wartość R1, a następnie może być konieczne zminimalizowanie wartości C1, aby osiągnąć pożądaną częstotliwość próbkowania.

Minimalna pojemność zależy od ilości ładunku, który ADC pobiera dla próbki, co z kolei zależy od pojemności bufora próbek ADC. W przypadku urządzeń AVR wydaje mi się, że ta wartość jest podana w arkuszu danych. W przypadku innych µC nie mogę powiedzieć, ale 1µF na schemacie prawdopodobnie będzie w każdym razie więcej niż wystarczający i może być ewentualnie zmniejszony o około 10 razy. Specyfikacja ADC pokaże.

Edytować:

Znalazłem to w arkuszu danych Atmela dla ATmega1284p. Kondensator S & H bufora jest określany 14 piko -farads, więc kilka nano -farads dla C1 powinna być dużo.

Zobacz na przykład dyskusję tutaj .