So messen Sie die Batteriespannung

Ich baue ein batteriebetriebenes Gerät. Fast meine gesamte Logik läuft mit 3,3 V, obwohl ich für einige Hobby-Servos eine 5-V-Versorgung habe.

Ich möchte die Batteriespannung messen, kann dies aber nicht direkt mit dem ADC an meinem Controller tun, da die Batteriespannung (abhängig von der Zellenzahl des Lithium-Polymer-Akkus, den der Benutzer an das Gerät anschließt) zwischen 6 und schwanken kann 36 Volt. (Meine 5-V- und 3,3-V-Versorgungen sind mit dieser Eingangsvariante bereits in Ordnung.) Der ADC kann nichts über seiner Versorgungsspannung messen.

Offensichtlich brauche ich eine Art Verstärker mit einer Teilverstärkung, etwa 1/12 oder so. Soll ich einfach einen einfachen Spannungsteiler verwenden? Wie entscheide ich, welche Werte verwendet werden sollen? Die Maximierung der Batterielebensdauer im Schlafmodus ist ein Anliegen, sodass für die Verwendung großer Werte gestimmt wird. Was schränkt ein, wie groß diese Werte sein können? (Die Eingangsimpedanz des ADC, richtig?)

Bin ich aus irgendeinem Grund besser dran, eine Art Operationsverstärkerschaltung zu verwenden?

Was ist hier die übliche Lösung?

Entschuldigung für das Duplikat. Ich konnte nicht die richtigen Suchbegriffe finden, um die Antwort zu finden, obwohl ich mir ziemlich sicher war, dass sie schon ein paar Dutzend Mal gefragt worden war. :zucken:
Ich weiß, dass es manchmal schwierig sein kann, Duplikate zu finden. Kein Grund zur Sorge.

Antworten (1)

Es gibt keine „übliche“ Lösung. Einige sind:

  1. Verwenden Sie einen High-Side-Schalter. Verwenden Sie einen Spannungsteiler mit relativ niedriger Impedanz, aber schalten Sie ihn nur für kurze Zeit um jeden Batteriemesswert herum ein. Da es nur einen sehr kleinen Teil der Gesamtzeit eingeschaltet ist, ist die durchschnittliche Stromaufnahme gering. Dies wird normalerweise mit einem P-Kanal-FET durchgeführt, um keine Offset-Spannung hinzuzufügen.

  2. Verwenden Sie einen so hochohmigen Teiler, wie Ihr A/D es verträgt. A/Ds sind aus zwei Gründen für eine gewisse maximale Quellenspannungsimpedanz spezifiziert, um die Sample-and-Hold-Kappe innerhalb der spezifizierten Erfassungszeit aufzuladen, und damit der Leckstrom einen Offset verursacht, der klein genug ist, um ignoriert zu werden. Eine zu hohe Impedanz aus dem ersten Grund kann durch eine längere Abtastzeit überwunden werden, die Sie bei einigen A/Ds steuern können. Gegen die Leckage kann man aber nichts machen. 100 nA verursachen beispielsweise einen Fehler von 100 mV bei einer Quellenimpedanz von 1 MΩ.

  3. Verwenden Sie einen hochohmigen Teiler, gefolgt von einem Pufferverstärker. Sie müssen immer noch Leckagen berücksichtigen, aber eine gute Opamp-Eingangsleckage ist normalerweise viel geringer als die Mikrocontroller-Pin-Leckage.

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