Problema com divisor de tensão (corrente)

[ChicoDaRave]

Bom dia pessoal.

 

Estou querendo montar um circuito que será usado em aplicações com pouquíssima energia disponível, então preciso economizar ao máximo.

O circuito microcontrolado precisa medir tensões até 30v então vou precisar de um divisor de tensão para escalonar isso para o ADC (0~5v).

Com relação ao microcontrolador eu já verifiquei tudo, ele ficará em modo SLEEP consumindo pouquíssima energia, de tempos em tempos acorda, faz seu trabalho e dorme novamente.

Trata-se de um projeto de baixíssimo custo então, quanto menos componentes e menos componentes complicados melhor.

 

O problema no momento é o divisor de tensão, que ficará consumindo corrente todo o tempo, sei que escolhendo um divisor de maior resistência irá reduzir a corrente porém, não sei se isso influenciará ou quanto influenciará as leituras (não necessito de precisaão extrema e o tempo entre leituras será bem longo, talvez 1 ou 2 segundos).

 

Logo pensei em algum jeito do próprio microcontrolador desconectar o divisor, só não sei como.

Será que eu poderia colocar a extremidade negativa do divisor ligado a um dos pinos do microcontrolador, então tendo sinal 0 ligaria o divisor, colocando em estado de alta impedância (high-z/tri-state) desligaria.

Ou quem sabe algum tipo de transistor ou mosfet para isso caso não seja possível.

 

Então pergunto:

1. Fazendo um divisor de alta resistência terá algum problema? Se sim qual.

2. Daria certo fazer o chaveamento como pensei?

 

Agradeço qualquer auxílio.

Um abraço.

 

Informações adicionais/adicionadas:

Microcontrolador: PIC 12F675 (http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/41190c.pdf)

[faller]

Se levantares o terra do divisor de tensão aqueles 30 Volts aparecerão via resistor superior do divisor, na entrada do ADC. Ele suporta??

 

Um divisor de alta impedância pode ser usado sim desde que a entrada do ADC não "carregue" muito o mesmo. Portanto há que pesquisar isso dai, a impedância de entrada do ADC.

[.if]

algo que você pode tentar (tentar) e depois me dizer se deu certo.

-esqueça este negócio de impedância mínima. faz de conta que não existe

-coloque o divisor chute 2M2 com 220K como se nem tivesse conectado ao ci e um capacitor chute 470uF paralelo com os 220K pro gnd

-deixe a o pino como entrada DIGITAL mesmo TRIS=1, espere um pouco (o capacitor carregar) e meça com multimetro pra ver se o valor da divisão está correto

-no momento da leitura, passe a entrada para ANALÓGICA e leia

-depois disso, volte pra DIGITAL e volte a dormir

 

A teoria é que, por ser cmos, a entrada digital possui maior impeidância  e o capacitor vai ajudar a manter a baixa no momento da leitura

 

Isso você não deve achar na net (bom, agora vai) pois saiu neste exato momento de minha mente doentia. Lembrando que este é um post de segunda

[victhor393]

Use um amp op com entrada de alta impedância entre o microcontrolador e o divisor. Um que deve ser fácil de encontrar deve ser o TL072, o resto deve ser meio óbvio a partir de agora.

[Rafael_Coelho]

Feche o circuito para GND mesmo em vez de usar uma entrada digital. Use está entrada digital que você acabou de economizar e coloque um transistor em série com seu divisor. Considere a queda de tensão da junção do transistor na hora de calcular seu divisor. Pimba!

Na hora da leitura habilite o transistor, na hora de dormir desligue.

[faller]

Ainda pergunto se podes tolerar 30 Volts na entrada ADC in ao abrir o divisor de tensão com relação a massa??? Se tolera, tudo bem...

[ChicoDaRave]

Pessoal, esqueci de informar, o microcontrolador é o PIC 12F675, adicionei a informação no post principal.

 

O programa atual está bem simples, espera, lê o ADC, envia o valor para a porta serial.
Foi ajustado 1 pino como entrada e com o pull-up desativado (imagino que seja o correto).

 

Fiz alguns testes:

Na dúvida coloquei pra ler o ADC a cada 5 segundos.

Com um trimpot de 10k ajustado para 1.950v está lendo 98, porém com um trimpot de 470k está lendo 99.

 

EDIT: Acho que o multimetro que estou usando pra medir a tensão do teste (1,950v) está drenando uma corrente suficiente para dar uma pequena queda de tensão no trimpot de 470K.

Descobri isso ao colocar um capacitor 4u7 entre o negativo e o cursor, ao conectar o multimetro vi uma tensão superior a 1,950v que foi caindo rapidamente.

Então o erro nesse caso pode estar no ajuste do trimpot, alguma ideia de como resolver isso?

Um trimpot de 470K vai drenar uma corrente mínima no meu circuito, seria uma solução.

 

Faller: Você tem razão... Eu não encontrei essa informação no datasheet (provavelmente por falha minha), encontrei apenas dizendo que a impedância recomendada é 10K, e que afetaria a taxa de amostragem ou o tempo de amostragem (não entendi bem).

 

Isadora: Eu não entendi bem a sua ideia, por gentileza, teria como desenhar pra mim?

 

victhor393: Isso vai ser trocar 6 por meia dúzia, se não piorar a brincadeira, só esse opamp consome 1,4mA desconectado, fora o divisor (que é justo o que eu estou querendo evitar).

 

Rafael_Coelho: Eu estava querendo evitar de fazer esse tipo de conversão pelo software mas caso não haja outra opção o farei, agradeço a sugestão.

 

Agradeço a atenção de todos.

[victhor393]

Mas você não precisa de impedância alta de entrada? É pra isso que serve o amp op. O resto é simples - coloque um MOSFET em série com a alimentação do amp op e outro em série com a entrada do divisor de potencial. Simples assim...

[.if]

 oi . o desenho é este

Só que ao invés de ligar no digital out, ligue no gnd e um capacitor pulodogato 100...1000uF em paralelo com R2. É o clássico divisor de tensão aplicado em adcin.

Deixei os valores altos R1=2M2 e R2=220k pro consumo ser baixo mas se os 470k te atender=melhor ainda. coloque tipo 470k e 47k. A principio o resultado da conversão ad  não deve ficar coerente pois a impedância é de bem maior maior do que os 10k que pede o datasheet quando entrada analógica. Por isso que ela seja digital temporariamente.

Vamos por partes:

-de fato não lembro se este pic tem como controlar se entrada é digital ou analógica. Digamos que tenha. Faça-a digital.

-faça TRISIO=0xff e for(; ; ) ; Aplique os 30V em Vin e veja se o valor está coerente com o resultado da divisão. preguiça de fazer a conta. deve dar menor que 3V

-detalhe... melhor fazer na real e não na simulação

-se der diferente ou MUITO diferente nem compensa continuar...

 

Só por curiosidade, a alimentação do mc vem por estes 30V? de onde vem? pra onde vai? em suma, que projeto é esse? de repente obtem mais respostas do que precisas

...

[ChicoDaRave]

victhor393: se dá pra desligar o divisor com um MOSFET eu não vejo porque do opamp.

 

Isadora Ferraz: Ah sim, acho que entendi melhor agora.

Esse PIC permite selecionar as portas como entradas ou saídas.
Quando entradas é possível selecionar o pull-up interno.
Além disso, é possível escolher a quais portas o ADC estará conectado.

(não sei se estou 100% certo mas acho que é isso).

Bom, para fins de testes estou usando 2 resistores de 1M, ambos de 1%, medido no multímetro os 2 deram 0.99M, então creio que esteja excelente.

Medindo diretamente com o multímetro sem o capacitor está dando 2,39v (estou testando com 5v por enquanto).

O microcontrolador está lendo 127 (sem o cap), algumas raras vezes 126, mas a leitura está sendo direta, sem média, então pode ser algum pequeno ruido.

Coloquei um cap de 100u só que passaram 5 minutos e o valor ainda estava em 125.

Com um cap de 2u2 o valor subiu a 127 em uns 5 segundos mais ou menos.

Até aqui o teste foi feito com o programa que já estava, acho que está satisfatório você acha que preciso fazer o teste com a sua ideia de programa?

 

A princípio estou fazendo só um alarme para avisar que a bateria está com a tensão baixa, mas pretendo melhorar o circuito que irá virar um controlador de carga para um sistema de energia solar.

Pensei em ter 2 mosfets, um controlando a carga do painel solar pra bateria e um da bateria para os equipamentos.

Gostaria de evitar ter um sensor de corrente e diodo (pra evitar da bateria descarregar no painel durante a noite), então pensei no microcontrolador desconectar o painel da bateria de tempos em tempos e medí-los separadamente, se a tensão do painel for inferior a tensão da bateria ele mantém desconectado (será que há uma ideia melhor?)

A alimentação do uC vem justo dessa bateria através de um LM78L05.
Os 30v vem do seguinte, caso o circuito fique sem a bateria o painel solar ficará em aberto, ele em aberto fornece perto de uns 24v então já arredondei pra 30v pensando em proteger um pouco mais o circuito todo, facilita também o divisor pois precisarei dividir por exatos 6.

 

Agradeço novamente.

[victhor393]

O amp op serve para aumentar a impedância de entrada. O TL072 é um amp op de JFET, a impedância de entrada dele é muito maior do que a do ADC, se você acha que não precisa dele então pode omiti-lo.

Só repetindo o que outros já afirmaram: usar um pino digital para chavear o terra do divisor de potencial vai colocar perto de 30V no seu ADC quando desligado.

[aphawk]

Segue um artigo muito interessante sobre problemas de leitura em Adcs nos Pics com impedâncias altas na entrada. Embora o artigo seja baseado em duas entradas do conversor A/d sendo usadas, a teoria sobre os problemas encontrados e sua solução é a mesma...

http://www.embeddedrelated.com/showarticle/110.php

Paulo

[.if]

@aphawk ... 'charge reservoir capacitor'... então significa que alguém meio que copiou minha intuição e fez uma máquina do tempo e publicou antes de mim kk

@ChicoDaRave se o ad está em 8 bits então 127 está mais do que certo se 1M e 1M. (melhor até que seu multimetro kk). No caso basta um capacitor 100nF no 1M pro gnd só por garantia. No caso de 30V vindo do painel você pode até colocar 200K 20K que nem vai fazer cosquinha no quesito consumo e nem vai causar danos na entrada do mc caso a bateria desconecte

 

E pra "desconectar" o painel da bateria a noite, basta um diodo em série:

[painel] -->|-- [bateria] ou [circuito de carga da bateria]

 

abç

[aphawk]

@Isadora Ferraz,

Off-topic :

Pois é... E esse mesmo "copiador" ( creio que o nome dele é Emmett Brown... ) quis mudar o nome desse capacitor, e renomeou como "capacitor de fluxo" !!

Aliás, quando é mesmo que o Marty Macfly vai aparecer ?

Eu lí uma notícia que um grupo de americanos está planejando uma festa para a data...

E eu pensava que já tinha visto de tudo !

Paulo

[.if]

offtopic também...

kkk (1k a+ desta vez) por que EU não pensei nisso pow?! imaginação fértil e não m. na cabeça = eu. mandou bem!!

Pra não deixar o post muuuuito em vão, eu que também pensei que já tinha lido todas as filosofias de fundo de quintal legais desta vida, cá vai a + recente inédita que vi: só vamos levar desta vida aquilo que doamos.

abç @aphawk

[xyko-2020]

Um mosfet  P e um transistor NPN resolve. Veja esta imagem.

Claro que não precisa destes de potência. O Last é onde fica o divisor.

[Agricio]

Cidadão!

O que precisas é de um divisor variável onde terás tensões variáveis entre 0.....a......30V de entrada e que te resulte em valores variáveis entre 0.....a.....5V para aplicares na entrada ADC ou AN do PIC?...... é isso que entendí??

 

Agricio

[xyko-2020]

Cidadão!

O que precisas é de um divisor variável onde terás tensões variáveis entre 0.....a......30V de entrada e que te resulte em valores variáveis entre 0.....a.....5V para aplicares na entrada ADC ou AN do PIC?...... é isso que entendí??

 

Agricio

Não. O divisor ele já tem. O que o autor precisa é desligar o divisor da fonte de 30V pra não consumir corrente da bateria quando o microcontrolador está em estado SLEEP.

[Agricio]

 

O circuito microcontrolado precisa medir tensões até 30v então vou precisar de um divisor de tensão para escalonar isso para o ADC (0~5v).

 

O problema no momento é o divisor de tensão, que ficará consumindo corrente todo o tempo, sei que escolhendo um divisor de maior resistência irá reduzir a corrente porém, não sei se isso influenciará ou quanto influenciará as leituras (não necessito de precisaão extrema e o tempo entre leituras será bem longo, talvez 1 ou 2 segundos).

Será que tem mesmo esse divisor?.....porque então tantas dúvidas sobre o mesmo?

 

 

Logo pensei em algum jeito do próprio microcontrolador desconectar o divisor, só não sei como.

Do jeito que está o esquema de seu divisor o seu PIC vai é explodir com 30V. Aquilo ali não é um divisor.

 

 

Será que eu poderia colocar a extremidade negativa do divisor ligado a um dos pinos do microcontrolador, então tendo sinal 0 ligaria o divisor, colocando em estado de alta impedância (high-z/tri-state) desligaria.

Qual é a extremidade negativa do seu divisor?.....Digital out?.....mas ali não é saída de alguma coisa?.... onde está o aterramento do divisor no seu esquema?

 

Agricio

[.if]

me perdoe minha intro-'missão'

 

-Me pareceu pertinente a dúvida dele sobre consumir corrente o tempo todo. Portanto me parece ele ter noções do divisor.

 

-Creio ter sido uma hipótese que ele levantou pra exteranar sua dúvida. E não exagera né. O trem não vai explodir. Nem mesmo fazer cosquinha no pic pois resistor do 30V passa de 1M. De fato pode até ligar em 220AC.

 

-Se fosse 5V, o aterramento seria meio que virtual e o legal, controlável: o nível zero do pino.

 

abç

 

 

Será que tem mesmo esse divisor?.....porque então tantas dúvidas sobre o mesmo?

 

Do jeito que está o esquema de seu divisor o seu PIC vai é explodir com 30V. Aquilo ali não é um divisor.

 

Qual é a extremidade negativa do seu divisor?.....Digital out?.....mas ali não é saída de alguma coisa?.... onde está o aterramento do divisor no seu esquema?

 

Agricio

[Agricio]

Isadora Ferraz

Explodindo ou não amiga, com o respeito que todos merecem; o esquema e argumento do autor não tem nenhum sentido.

 

Agricio

[ChicoDaRave]

xykoTE: Você poderia me sugerir um mosfet canal P comercial de baixa corrente?

Estou atrás disso a bastante tempo e não consigo achar, o único que eu achei me cobraram uma pequena fortuna, mais caro que um de alta corrente.

Obrigado.

 

Agricio: Amigo, eu tentei me explicar o melhor que pude e acho que está bem explicado, eu tenho conhecimento bem básico do assunto.

Preciso escalonar 0v a 30v em 0v a 5v para a entrada do ADC.

O problema começa com a corrente que esse divisor irá consumir o tempo todo, preciso economizar nos mA pois o sistema terá muito pouca energia disponível.

Preciso ou aumentar a impedância (para reduzir a corrente) ou dar um jeito de desligar o divisor quando não estiver em uso.

O desenho foi uma tentativa de mostrar minha ideia... que infelizmente foi falha.

Agradeço se puder colaborar com alguma ideia.

 

Isadora Ferraz: Eu conheço a ideia do diodo, mas estou querendo evitar ele devido a perda na junção... não sei se vou conseguir, mas vou tentar!

Sobre o divisor, fiz um teste com 47k e 220k que pelos meus cálculos vai aceitar até 28v, que estaria ok.
Porém, pelo que calculei com 5v era pro ADC ler 45 e está lendo 44... não que seja grande problema mas gostaria de enteder, calculei errado ou é algo esperado?
O resultado é o mesmo independente do capacitor.

O regulador de tensão está dando 5,02v.

Outra coisa Isadora, se eu colocasse um mosfet N entre o Vin e o R1, R2 no gnd, será que daria certo?

 

Obrigado a todos.

[xyko-2020]

@ChicoDaRave

Não precisa usar necessariamente um FET. Um PNP no seu lugar saturado praticamente não tem perda na junção EC, e em estado de corte fica em altíssima impedância.

Pra não ter consumo na sua polarização, use um darlington de baixa potência tipo BC516, que tem um ganho ( β ou ^hfe) de 30000, e sendo assim poderá usar resistores de Kohms pra isto.

[.if]

220k no vcc e 47k no gnd dividindo 5.02 o ad daria em torno de 180 (se não errei na matemática kk). Prestenção no sw pois você pode estar usando signed int ou char no lugar de unsigned ou configurando ad para 8 bits sei lá. É tipo assim

Se 5v       -->ad=1023 (10 bits=>unsigned int)

Se 0,883V-->ad=x = 180

É assim que fiz usando ref do ad gnd e vcc

Se 28 deve dar ~4.92V --> ad se aproxima de 1023

 

O mosfet pode dar certo sim amigo. No entanto creio ser desnecessário pois a economia de energia vai ser muito pequena (ou seja, muito p pra pouca b . Mas se insistir nisso vá de @ com pnp mesmo

 

amigo @Agricio com todo respeito e com nenhum sentido, acho que consegui compreender o argumento do amiguinho. Afinal nossa missão é essa: tentar entender e traduzir linguagens não muito técnicas dos que procuram auxílio para o nosso mundo. Sugiro acostumar-se a isso pois quem procura ajuda geralmente não tem muito conhecimento digamos técnico-eletrônico. Aliás são estes que me ensinam kk

abç amigo!

[ChicoDaRave]

Isadora Ferraz: É que estou usando o ADC em 8bits.
Todas as variáveis são integer unsigned de 8bits, software atual não faz nada além de ler o ADC e enviar o valor pela porta serial.

Sim, a referência é o VCC mesmo.

Obrigado por toda a ajuda.