Monitoreo de batería de baja corriente

Question

Quiero ejecutar un micro-controlador a partir de una lipo 1S a través de un 3V regulador lineal. Se necesita para medir el voltaje de la batería sin embargo. El problema con el uso de un divisor de tensión es que el drenaje de la batería en el tiempo, que puede o no puede tener los circuitos de protección integrados. Desde el AVR que estoy usando tiene un recomendado de la impedancia de entrada de no más de 10K no puedo hacer que el divisor demasiado grande.

Puede alguien sugerir una solución que me permitiera controlar este voltaje sin matar a un desprotegidos de la batería durante un par de meses? El circuito podría entrar en el modo de suspensión profunda durante un período prolongado significado un divisor de voltaje solución de consumir más energía.

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Terminé usando tanto Hanno y Andy solución. Gracias por todos los aportes. Sólo se puede elegir una respuesta, lamentablemente.

Answer 1

El divisor de voltaje necesita para unirse a la MCU en modo de sueño profundo, a continuación,... Esto puede lograrse con una P FET de canal (por ejemplo).... Cuando el MCU se despierta, va a querer medir el voltaje de la batería así que lo que se puede hacer es encender un circuito formado alrededor de una P FET de canal que conecta la batería +V para el divisor de voltaje: -

La entrada del ADC se muestra a la derecha y no habrá voltaje de llegar a ella, a menos que el MCU tiene activado el BC547 a través del resistor de 10k. Sin la activación de la P FET de canal está desactivado y prácticamente circuito abierto. Si usted puede programar el MCU para tener un pull-down en su pin de control cuando se duerme eso debe ser, de lo contrario agregar otro (decir) resistor de 10k a partir de ese punto a la tierra - esto asegura que la P FET de canal está completamente apagado.

Una pequeña palabra de advertencia, seleccione un canal P fet con baja corriente de fuga cuando fuera más habrá un ligero drenaje en la vida de la batería, pero la mayoría de los fets van a estar bajo 100nA y muchos en la región de 1nA.

Una última cosa - ¿cómo funciona el regulador de voltaje de realizar en ella la corriente de espera cuando el micro es off - ¿ usted necesita tomar el cuidado de él?

Answer 2

Cuando usted necesita para encontrar solamente cuando la batería va a estar muerto (o dar una advertencia poco antes de eso), no es necesario medir el voltaje directamente. La tensión de salida del regulador se caen por debajo de 3V antes de que la batería alcance su valor mínimo de tensión. Así se podría medir la tensión de alimentación del micro controlador.

Dependiendo de sus capacidades reales, puedes hacer que sin el uso de un divisor de voltaje. Para un ejemplo, vea la hoja de datos del ADC para un PIC12F1822, (en la página 141):

El PIC tiene una tensión interna de referencia, y se puede medir su valor (el 'FVR buffer" que va en el multiplexor). Pero también puede utilizar la tensión de alimentación como referencia para ADC mediciones (la ADPREF selector en la parte superior).

Dado que, simplemente se puede medir el voltaje de referencia con respecto a la tensión de alimentación, y obtener la tensión de alimentación como un resultado. En el caso de la 12F1822, la referencia interna es de 2.048 V, y el ADC de 10 bits de resolución. Así que cuando la tensión de alimentación cae por debajo de 3.0 V, el ADC resultado es más alto que el de 699:

$$ADCresult=1024*\frac{V_{in}}{V_{ref}}$$ que en nuestro caso es $$ADCresult=1024*\frac{2.048V}{V_{supply}}$$

Nota que baja de la tensión de alimentación se traduce en mayor ADC resultados, ya que el voltaje de entrada y el voltaje de referencia se intercambian a la forma habitual. Puede convertir esta fórmula para encontrar la tensión de alimentación, dado que el ADC resultado.

Answer 3

¿Usted realmente necesita el regulador lineal? Ejecuta el µC a plena tensión de la batería hará las cosas mucho más fácil. Además, el regulador y el µC será siempre consumen energía, incluso en el poder-modos de ahorro, de forma continua el drenaje de la batería. Eche un vistazo a las hojas de datos y mantener eso en mente.

Debido a la entrada del ADC (de una muestra común y mantener ADC, al igual que en el AVR µC) sólo disipador de corriente cuando en realidad el muestreo de un valor, los transitorios de baja impedancia de entrada puede ser compensada mediante la adición de un condensador:

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

La máxima frecuencia de muestreo, por supuesto, se limita de esta manera ya que el condensador se necesita tiempo para volver a cargar a través de la resistencia grande antes de la próxima muestra que se hace, pero supongo que no estará de más que, por ejemplo, una vez por segundo de todos modos.

El tiempo necesario para volver a cargar el condensador se puede establecer mediante la variación de su capacidad y/o R1. Mayor R1 = menos "pérdida" de energía + inferior max. la frecuencia de muestreo. De menor capacidad se cargará más rápido para una determinada resistencia y así sucesivamente.
Usted querrá maximizar la R1 valor, y puede que entonces la necesidad de minimizar el valor de C1 a lograr el deseado frecuencia de muestreo.

La capacidad mínima depende de la cantidad de carga de la ADC sorteo de una muestra, la cual a su vez está determinado por la capacidad de la ADC del búfer de muestra. Para los dispositivos AVR me parece recordar que este valor se especifica en la hoja de datos. Para otros µCs yo no puedo decir, pero el 1µF en el diagrama probablemente será más que suficiente en cualquier caso, y posiblemente puede ser reducido por un factor de 10 o así. El ADC especificaciones dirá.

Editar:

He encontrado esto en Atmel de la hoja de datos para el ATmega1284p. El S&H búfer del condensador se especifica a 14 pico-faradios, así que un par de nano-faradios para C1 debería ser suficiente.

Véase, por ejemplo, la discusión aquí.