題:
如何讀取微控制器上的高壓？
Jack
2012-10-04 04:15:40 UTC
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我想使用微控制器讀取高壓，例如〜50V。我計劃將此作為微控制器的A / D線的輸入。但是，當然，您不應該在微控制器的輸入端上施加如此高的電壓，否則它將被炸掉。

我怎麼讀高壓？最主要的是，在讀取電壓之前，我需要降低電壓。降壓時我需要考慮什麼？

謝謝！

編輯：我在PIC18數據手冊中註意到，它說“模擬源的最大建議阻抗為： 2.5千瓦。”對電阻降壓器等降壓有什麼影響？

你是說**微控制器？關於模擬源的阻抗說明可能意味著，如果源高於2.5K，則PIC上的輸入將開始將其加載。通常，您希望源阻抗至少比負載阻抗小十倍，以免受到負載阻抗的干擾。這可能是一種迴旋的說法，即輸入提供25K的阻抗。因此，我們將使分壓器約為2K“高”。這意味著將流過25 mA。如果不可接受，則可以使用電阻更大的分壓器和高Z緩衝器。
結合下面的答案，我使用了一個電阻分壓器來降低電壓，並將該電阻分壓器的輸出通過一個電壓跟隨器運算放大器。然後，該運算放大器充當低輸出阻抗緩衝器。這樣，我可以使用高阻值電阻來限制這些電阻的功率損耗。
六 答案:
Oli Glaser
2012-10-04 04:29:43 UTC
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一個簡單的電阻式分壓器將實現您想要的。

Voltage Divider

計算輸出電壓的公式為：

Formula

因此，如果我們假設您的輸入電壓範圍為0-50V，則需要將其除以10以獲得0-5V。如果我們還假設要給輸入電壓加載100kΩ，則計算將類似於：

Vout / Vin = R2 /100kΩ

0.1 = R2 /100kΩ-> R2 =10kΩ

R1 =100kΩ-R2 =90kΩ

因此R1 =90kΩ且R2 =10kΩ

對於要求最大源阻抗的ADC，您必須確保分壓器阻抗低於此水平。分壓器處的阻抗可計算為R1 || R2。

對於<2.5kΩ，上述值不能滿足此要求，因為10kΩ||90kΩ=9kΩ
如果我們分別使用9kΩ和1kΩ，則得到1 /（1/1000 + 1/9000 ）=900Ω

請記住，電阻越低，所需的額定功率電阻就越高。在頂部電阻兩端的50V / 1k = 50mA-> 50mA * 45V = 2.25W（底部兩端的0.25W）
在這些情況下，最好在高電阻分壓器和ADC之間使用運算放大器緩衝器。或使用2kΩ和18kΩ的分壓器，其功耗不如1k / 9k版本。

測量電壓浪費了2.25W的大量功率。
是的，我同意-在大多數情況下，您將使用提到的緩衝區（由Steven闡述）。
50V / 1k。怎麼樣？這些電阻不是串聯嗎？
同樣的問題在這裡...如何50v / 1k？這個45v是從哪裡來的？
@OliGlaser不是一個關於電容器的詞嗎？如果ADC輸入具有高阻驅動，則可能會使信號失真。實際上確實如此。因此，最少要使用一個與較低電阻並聯的小電容器。
@GregoryKornblum-如果您具有高阻抗信號，則最好使用緩衝器，如史蒂文斯答案所示。電容器將無濟於事，因為它將創建一個RC（低通）濾波器，這將導致信號中的較高頻率被衰減。除非您當然要測量直流電或非常接近直流電，否則您實際上想濾除任何短期變化。
“非常靠近”取決於數字。而且您無論如何都希望LPF超出您的關注頻率。
stevenvh
2012-10-04 12:41:18 UTC
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添加到Oli的答案中：

enter image description here

如果輸入電壓超過規定的最大50 V，則肖特基二極管可保護運算放大器的輸入免受過壓的影響。這是比通常與3kΩ電阻並聯放置的5 V齊納管更好的解決方案。 5 V齊納電壓需要幾個mA，如果電流低得多，則齊納電壓也會更低，二極管可能會將輸入箝位到例如4 V或更低。

27kΩ的電阻器允許2 mA的電流，對於齊納二極管還不夠嗎？我可以，但是那不是齊納管會得到的。大部分2 mA電流將通過3kΩ電阻，而齊納二極管僅留下幾十到幾百µA的電流，這簡直太小了。

選擇反向洩漏電流小的肖特基二極管，以使5 V電源電壓不會對分壓器產生太大影響。

請原諒我的幼稚，但肖特基二極管保護運算放大器免受50V電源軌上的過電壓影響，因此這種情況會提高5V電源軌嗎？考慮這樣做，但擔心5V導軌上的其他設備（PIC，Arduino等）
如果電流很小則不會。顯然，如果您連接低阻抗源，則電壓將上升。但是27k電阻可確保電流很小。
Jim Paris
2012-10-04 04:29:30 UTC
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對於隔離測量，可以使用電壓傳感器，例如LEM的 LV-25或類似產品。

但是，如果不需要隔離，一種更簡單的方法是只使用分壓器：

enter image description here

Some Hardware Guy
2012-10-04 05:43:14 UTC
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要解決源阻抗問題，可以先使用分壓器，然後再使用標準運算放大器。那應該為您提供足夠低的輸出阻抗。這是我昨天發布的有關使用運算放大器轉換ADC電壓電平的應用筆記。

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

Olin Lathrop
2012-10-04 04:31:34 UTC
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查找稱為電阻分壓器 i>的東西。使用兩個電阻器，可以將電壓乘以0到1之間的一個常數。在這種情況下，您希望將50 V的電壓降低到微控制器的水平。假設單片機的工作電壓為5 V，因此您想將輸入縮放0.1。這可以通過兩個電阻器來完成，第一個電阻器的電阻是第二個電阻器的9倍。信號進入第一個。另一端連接到第二電阻和微型A / D輸入，第二電阻的另一端接地。使用9：1的比率，您將獲得0.1的增益（衰減10）。

您可能希望兩者中的較低者（1x電阻）約為10kΩ，這會使另一個90kΩ。我可能會使用100kΩ來提供一些餘量和超量程檢測。

s3c
2012-10-04 04:29:37 UTC
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我已經成功地使用了分壓器和在輸入引腳和地之間施加反向偏置的齊納二極管（以防萬一）完成了這一任務。

齊納二極管可提供固定的輸出電壓並用於調節。如何使用它來改變輸入電壓？傳感器輸出電壓在0-50v之間變化，而adc輸入應在0-5v之間變化。使用齊納二極管將固定ADC輸入電壓。
齊納二極管可以保護ADC輸入免受高於uC可以承受的電壓的傷害，以防萬一，正如他所說。假設uC可以處理0V-5V，如果您打算測量50V，則放置一個10：1分壓器和5V齊納二極管，因此，如果輸入超過50V，則齊納二極管將其箝位到5V。


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