마이크로 컨트롤러에서 고전압을 읽는 방법은 무엇입니까?

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마이크로 컨트롤러를 사용하여 ~ 50V와 같은 고전압을 읽고 싶습니다. 이것을 마이크로 컨트롤러의 A / D 라인에 입력으로 넣을 계획입니다. 물론 마이크로 컨트롤러의 입력에서 전압이 높으면 안됩니다.

고전압을 어떻게 읽을 수 있습니까? 가장 중요한 것은 전압을 읽기 전에 낮추어야한다는 것입니다. 이 전압을 내릴 때 무엇을 고려해야합니까?

미리 감사드립니다!

편집 : PIC18 데이터 시트에서 "아날로그 소스의 최대 권장 임피던스는 2.5 kOhms"라고 표시되어 있습니다. 이것은 저항 분배기 등으로 전압을 낮추는 방법에 어떻게 영향을 줍니까?

microcontroller adc high-voltage

— 잭
소스

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당신은 의미 와 마이크로 컨트롤러? 아날로그 소스에 대한 임피던스 노트는 소스가 2.5K보다 높으면 PIC의 입력이로드를 시작한다는 것을 의미합니다. 일반적으로 소스 임피던스는로드 임피던스보다 10 배 이상 작아서로드 임피던스에 의해 방해받지 않기를 원합니다. 이것은 입력이 25K의 임피던스를 제공한다고 말하는 원형 길일 수 있습니다. 따라서 우리는 전압 분배기를 약 2K "높이"로 만들 것입니다. 이것은 25 mA가 흐를 것임을 의미합니다. 허용 할 수없는 경우 훨씬 더 저항성 분배기 및 high-Z 버퍼를 사용할 수 있습니다.

— Kaz

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아래 답변을 결합하여 저항 분배기를 사용하여 전압을 낮추고 전압 분배기 연산 증폭기를 통해 저항 분배기의 출력을 넣었습니다. 그런 다음이 연산 증폭기는 낮은 출력 임피던스 버퍼로 작동합니다. 이런 식으로, 고가의 저항을 사용하여 해당 저항의 전력 손실을 제한 할 수 있습니다.

— Jack

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간단한 저항 전압 분배기 는 원하는 것을 달성합니다.

Voltage Divider

출력 전압을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

Formula

따라서 입력 전압 범위가 0-50V라고 가정하면 0-5V를 달성하기 위해 입력 전압 범위를 10으로 나눕니다. 입력 전압을 100kΩ으로로드한다고 가정하면 계산은 다음과 같습니다.

Vout / Vin = R2 / 100kΩ

0.1 = R2 / 100kΩ-> R2 = 10kΩ

R1 = 100kΩ-R2 = 90kΩ

따라서 R1 = 90kΩ 및 R2 = 10kΩ

최대 소스 임피던스가 필요한 ADC의 경우 전압 분배기 임피던스가이 레벨 미만인지 확인해야합니다. 분배기의 임피던스는 R1 || R2로 계산할 수 있습니다.

<2.5kΩ의 경우 위의 요구 사항이 10kΩ || 90kΩ = 9kΩ으로 충족되지 않습니다.
9kΩ 및 1kΩ을 사용하면 1 / (1/1000 + 1/9000) = 900Ω이됩니다.

저항이 낮을수록 필요한 전력 정격 저항이 높아집니다. 상단 저항에서 50V / 1k = 50mA-> 50mA * 45V = 2.25W (바닥에서 0.25W)
이 경우 고 저항 분배기와 ADC 사이에 opamp 버퍼를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 또는 2kΩ 및 18kΩ 분배기를 사용하십시오. 1k / 9k 버전만큼 전력이 부족하지 않습니다.

— 올리 글레이저
소스

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2.25W는 전압 측정시 낭비되는 많은 전력입니다.

— Nick Johnson

예, 동의합니다-대부분의 경우 언급 한 버퍼를 사용하고 Steven이 정교하게 설명합니다.

— Oli Glaser

50V / 1k. 어떻게? 그 저항기가 직렬로 연결되어 있지 않습니까?

— Adithya

같은 질문이 있습니다 ... 어떻게 50v / 1k? 이 45V는 어디에서 왔습니까?

— Prasan Dutt

@OliGlaser 커패시터에 대한 단어가 아니십니까? 높은 저항으로 구동되는 ADC 입력은 신호를 왜곡시킬 수 있습니다. 실제로 그렇습니다. 따라서 최소 저항은 낮은 저항과 병렬로 작은 커패시터를 사용하는 것입니다.

— Gregory Kornblum

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Oli의 답변에 추가하려면 다음을 수행하십시오.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

쇼트 키 다이오드는 입력 전압이 지정된 최대 50V를 초과하는 경우 과전압으로부터 opamp의 입력을 보호합니다. 이는 종종 3kΩ 저항과 병렬로 배치되는 5V 제너보다 더 나은 솔루션입니다. 5V 제너 전압은 수 mA를 필요로하며, 전류가 훨씬 낮을 경우 제너 전압도 낮아지고 다이오드는 입력을 4V 또는 그보다 낮게 클램핑 할 수 있습니다.

27kΩ 저항은 2mA를 허용하지만 제너에게는 충분하지 않습니까? 나는 그럴지도 모르지만, 제너가 얻을 수있는 것은 아닙니다. 이 2mA의 대부분은 3kΩ 저항을 통과하므로 제너의 경우 수십에서 수백 µA 만 남게됩니다.

역 누설 전류가 낮은 쇼트 키 다이오드를 선택하면 5V 공급 전압이 분배기에 크게 영향을 미치지 않습니다.

— 스티븐
소스

내 순진함을 용서하십시오.하지만 50V 레일의 과전압으로부터 opamp를 보호하는 쇼트 키 다이오드를 사용하면 5V 레일이 증가합니까? (등 PIC, 아두 이노)이 일을 생각하지만, 5V 레일의 다른 장치에 대해 우려

— GreenaGiant

전류가 작 으면 아닙니다. 저임피던스 소스를 연결하면 전압이 상승합니다. 그러나 27k 저항은 전류가 작도록합니다.

— Martin

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절연 측정의 경우 LEM의 LV-25 와 같은 전압 변환기를 사용할 수 있습니다 .

그러나 절연이 필요없는 경우 훨씬 쉬운 방법은 전압 분배기를 사용하는 것입니다 .

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

— 짐 파리
소스

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소스 임피던스 문제를 해결하기 위해 먼저 전압 분배기를 사용한 다음 표준 opamp를 사용할 수 있습니다. 출력 임피던스가 충분히 낮아야합니다. 다음은 ADC의 전압 레벨을 변환하기 위해 opamp를 사용하는 것에 대해 어제 게시 한 앱 노트입니다.

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

— 일부 하드웨어 가이
소스

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저항 분배기 라는 것을 찾으십시오 . 두 개의 저항을 사용하면 전압에 0과 1 사이의 상수를 곱할 수 있습니다. 경우에 따라 50V를 마이크로 컨트롤러 레벨로 스케일링하려고합니다. 마이크로가 5V에서 작동한다고 가정하면 입력을 0.1로 스케일링하려고합니다. 이것은 두 개의 저항으로 이루어질 수 있는데, 첫 번째는 두 번째 저항의 9 배입니다. 신호가 첫 번째 신호로 들어갑니다. 다른 쪽 끝은 두 번째 저항과 마이크로 A / D 입력에 연결되고 두 번째 저항의 다른 쪽 끝은 접지에 연결됩니다. 9 : 1 비율로 .1의 이득을 얻습니다 (10의 감쇠).

아마도 2 개 중 1 개 (1x 저항) 중 약 10kΩ이되고 나머지 90kΩ이되기를 원할 것입니다. 아마도 100kΩ을 사용하여 약간의 마진 및 범위 초과 감지를 제공합니다.

— 올린 라스 롭
소스

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전압 분배기와 입력 핀과 접지 사이에 바이어스 된 제너 다이오드를 사용 하여이 작업을 성공적으로 수행했습니다 (경우에 따라).

— s3c
소스

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제너 다이오드는 고정 출력 전압을 제공하며 레귤레이션에 사용됩니다. 다양한 입력 전압에 어떻게 사용 했습니까? 센서 출력 전압은 0-50v 사이에서 변하고 adc 입력은 0-5v 사이에서 변해야합니다. 제너를 사용하면 adc 입력 전압이 고정됩니다.

— Prasan Dutt

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제너는 그가 언급 한 것처럼 uC가 처리 할 수있는 것보다 높은 전압으로부터 ADC 입력을 보호하는 것이다. uC가 0V-5V를 처리 할 수 있다고 가정하고, 50V를 측정하려는 경우 10 : 1 분배기와 5V 제너를 배치하므로 입력이 50V를 초과하면 제너가 5V로 클램프합니다.

— s3c