Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

To nie jest miejsce tylko dla początkujących, wszyscy jesteśmy w czymś początkujący i wymieniamy się doświadczeniami.
Awatar użytkownika
Antystatyczny
Expert
Expert
Posty: 969
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:02

Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: Antystatyczny » niedziela 02 kwie 2017, 20:30

Hejka.

Mam pewną zagwozdkę. Chciałbym mieć możliwość pomiaru napięcia baterii podtrzymującej pracę układu RTC. Zasadniczo mógłbym podłączyć baterię tak, jak na schemacie poniżej:

brudnopis.png


Jeśli jednak zastanowić się nad każdą możliwą sytuacją, która może nastąpić podczas pracy urządzenia, nasuwa się wniosek, że nie można po prostu podłączyć baterii pod pin procka. Dlaczego? Przede wszystkim należy spojrzeć na schemat zastępczy pinu w ATmega32:

schemat_zastepczy_pinu_avr.PNG


A gdy już się napatrzymy, należy zwrócić uwagę na parametry elektryczne pinu:

absolute_maximum_ratings.PNG


A teraz podłączmy baterię do pinu procka, ale procka jeszcze nie zasilajmy. Efekt jest taki, że na pinie występuje napięcie 3V, czyli o 2,5V więcej, niż dopuszcza producent układu. Mało tego, górna dioda zabezpieczająca pin przed przepięciami jest w stanie przewodzenia, co powoduje szybkie rozładowanie baterii (i oby tylko to). Ok, wiemy już, że tak nie wolno robić. Skoro nie tak, to jak?

Na pomoc :)
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
"The true sign of intelligence is not knowledge but imagination" Albert Einstein.

Awatar użytkownika
acid3
User
User
Posty: 365
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:42
Lokalizacja: Kłopoty-Stanisławy
Kontaktowanie:

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: acid3 » niedziela 02 kwie 2017, 20:50

Pomyśl może o takim sposobie pomiaru.

Obrazek

Awatar użytkownika
dambo
Expert
Expert
Posty: 521
Rejestracja: czwartek 17 mar 2016, 17:12

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: dambo » niedziela 02 kwie 2017, 20:54

super schemacik, pozwolę sobie go zapisać :) można zapytać skąd wzięty?

Dla zastosowania takiego jak Antystatyczny potrzebuje - wywalamy dzielnik, bezpośrednio pod ADC, jeśli nie potrzeba sterować "uruchomieniem pomiaru" - tam gdzie jest MCU dajemy VCC (nie to od baterii).
Zapraszam na mojego pseudobloga z projektami itp: http://projektydmb.blogspot.com/

Awatar użytkownika
Antystatyczny
Expert
Expert
Posty: 969
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:02

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: Antystatyczny » niedziela 02 kwie 2017, 21:06

Jeśli MCU podłączysz na sztywno do zasilania, tranzystor BC547 będzie non stop przewodził, czyli będzie rozładowywał bateryjkę przez 10k.
"The true sign of intelligence is not knowledge but imagination" Albert Einstein.

Awatar użytkownika
dambo
Expert
Expert
Posty: 521
Rejestracja: czwartek 17 mar 2016, 17:12

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: dambo » niedziela 02 kwie 2017, 21:09

faktycznie, czyli w takim przypadku trzeba zawsze dać sterowanie.
Zapraszam na mojego pseudobloga z projektami itp: http://projektydmb.blogspot.com/

Awatar użytkownika
acid3
User
User
Posty: 365
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:42
Lokalizacja: Kłopoty-Stanisławy
Kontaktowanie:

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: acid3 » niedziela 02 kwie 2017, 21:26

dambo pisze:super schemacik, pozwolę sobie go zapisać :) można zapytać skąd wzięty?

Dla zastosowania takiego jak Antystatyczny potrzebuje - wywalamy dzielnik, bezpośrednio pod ADC, jeśli nie potrzeba sterować "uruchomieniem pomiaru" - tam gdzie jest MCU dajemy VCC (nie to od baterii).


ten akurat wziąłem stąd : http://forum.arduino.cc/index.php?topic=289453.15

no i kiedyś mocno myślałem nad pomiarem napięcia baterii i wpadłem gdzieś na taki pomysł na tranzystorach i bardzo mi się to spodobało, projekt nie doszedł do skutku ale to jakoś mi utkwiło.

PS. co prawda mój najnowszy pomysł również będzie tego wymagał więc chętnie prześledzę wątek.

Awatar użytkownika
acid3
User
User
Posty: 365
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:42
Lokalizacja: Kłopoty-Stanisławy
Kontaktowanie:

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: acid3 » niedziela 02 kwie 2017, 21:29

a dokładniej jak dobrze pamiętam to szukałem dokładnie tego schematu:

Obrazek

Awatar użytkownika
Antystatyczny
Expert
Expert
Posty: 969
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:02

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: Antystatyczny » niedziela 02 kwie 2017, 21:30

No dobra, a jaki proponujecie mosfet? Domyślam się, że to powinien być jakiś z gatunku "logic level", ale może macie jakiegoś konkretnego kandydata na myśli?
"The true sign of intelligence is not knowledge but imagination" Albert Einstein.

Awatar użytkownika
acid3
User
User
Posty: 365
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:42
Lokalizacja: Kłopoty-Stanisławy
Kontaktowanie:

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: acid3 » niedziela 02 kwie 2017, 21:31

jeśli ja będę robił pomiar napięcia baterii to na pewno będę szukał czegoś "logic-level" .... a dokładnie to jeszcze nie wiem

Awatar użytkownika
dambo
Expert
Expert
Posty: 521
Rejestracja: czwartek 17 mar 2016, 17:12

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: dambo » niedziela 02 kwie 2017, 21:33

swoją drogą - dlaczego tam jeden jest NPN, użycie N-MOSa nie byłoby lepsze? bardzie zbiłby bramkę p-mosa do masy

Edit:
jaki p-mos - do sterowania zasilaniem układzików na 3v3 stosowałem SI2305 i się sprawdzał.
Zapraszam na mojego pseudobloga z projektami itp: http://projektydmb.blogspot.com/

Awatar użytkownika
Antystatyczny
Expert
Expert
Posty: 969
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:02

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: Antystatyczny » niedziela 02 kwie 2017, 21:41

dambo pisze:stosowałem SI2305 i się sprawdzał
Dzięki, już zerkam w datasheet.
"The true sign of intelligence is not knowledge but imagination" Albert Einstein.

Awatar użytkownika
squeez
User
User
Posty: 163
Rejestracja: czwartek 04 lut 2016, 10:13

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: squeez » poniedziałek 03 kwie 2017, 09:19

A czy takie kombinacje są konieczne? nie wystarczy dać sporego rezystora w szereg między baterią a ADC? sporego czyli takiego by zapewnić minimalny prąd do przeprowadzenia konwersji.

Diody zabezpieczające w pinach zapewne mają harakterystykę jak typowe diody, czyli napięcie przewodzenia zależne jest od pądu, jeśli ten będzie niewielki to wówczas nie ma się chyba co martwić napięciem ich przewodzenia, bo będzie pomijalni małe.

Być może w DS. są jakieś ogólne charakterystyki dla nich a jeśli nie to zawsze można samemu sprawdzić na oscyloskopie.

Awatar użytkownika
rezasurmar
Geek
Geek
Posty: 1068
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 23:46
Lokalizacja: Tychy
Kontaktowanie:

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: rezasurmar » poniedziałek 03 kwie 2017, 09:28

Nie, nie i nie ;).

specyfikacja większości ADC w prockach (po za tymi dedykowanymi do mostków pomiarowych, jak np. w ADUCM360 itp) potrzebują rezystancji źródła poniżej kilku kΩ, taka jest specyfika działania ADC.

Upływności potrafią być spore, powyżej kilkudziesięciu uA, co przy małej baterycje CR2032 robi już ogromną różnicę.
W dedykowanych procesorach micromocowych są do tego specjalne układy wewnątrz samego procesora np. w procesorach MSP430, czy STM z serii L4 (najnowsza micromcowa), czy starsze L053 itp. Gdzie kontrola jest na poziomie samego układu potrzymania RTC (wewnątrz procesora jest przełącznik który odcina resztę układu procesora i PCB od baterii).
Używając 20letniej technologi Atmela, trzeba kombinować z dodatkowymi układami, nie ma innego wyjścia. Chyba że podtrzymanie zrobisz na akumulatorze co ma kilka Ah.

Awatar użytkownika
dambo
Expert
Expert
Posty: 521
Rejestracja: czwartek 17 mar 2016, 17:12

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: dambo » poniedziałek 03 kwie 2017, 11:59

To jeszcze jako ciekawostka - pracowałem z STM32F302ZDT6 i tam jest osobny pin Vbat dla RTCka i jest możliwość sprawdzenia stanu baterii wbudowana.
Zapraszam na mojego pseudobloga z projektami itp: http://projektydmb.blogspot.com/

Awatar użytkownika
Antystatyczny
Expert
Expert
Posty: 969
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:02

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: Antystatyczny » poniedziałek 03 kwie 2017, 12:01

Zgadza się, ale do budzika staram się wykorzystać stare zasoby, więc wsadziłem w projekt ATmega32.
"The true sign of intelligence is not knowledge but imagination" Albert Einstein.

Awatar użytkownika
squeez
User
User
Posty: 163
Rejestracja: czwartek 04 lut 2016, 10:13

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: squeez » poniedziałek 03 kwie 2017, 20:02

Co do rezystancji wejścia ADC, czyli też prądu jaki pobiera ze źródła badanego sygnału to w DS podają (typical) 100M omów. Rezystancja kiloomów (32 dokładnie) tyczy się Aref czyli napięcia odniesienia (jeśli z nieko korzystamy).

Czyli śmiało można dać rezystor kilka Mega omów od baterii do ADC i ograniczyć tym samym w dość istotny sposób pobierany prąd. Wówczas przewodnictwem wewnętrznej diody bym się nie martwił.

Awatar użytkownika
Antystatyczny
Expert
Expert
Posty: 969
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:02

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: Antystatyczny » poniedziałek 03 kwie 2017, 20:05

Problem nie tkwi w rezystancji wejścia ADC podczas pracy układu. Problemem jest sytuacja, podczas której procesor z jakiegoś powodu nie jest zasilany, a napięcie z baterii nadal jest obecne na pinie. Wtedy przewodzi "górna" dioda zabezpieczająca pin i powoduje rozładowanie baterii CR2032.
"The true sign of intelligence is not knowledge but imagination" Albert Einstein.

Awatar użytkownika
dambo
Expert
Expert
Posty: 521
Rejestracja: czwartek 17 mar 2016, 17:12

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: dambo » poniedziałek 03 kwie 2017, 20:20

Wydaje mi się, że faktycznie jak pisze squeez można dać ten 1 mega om, ale tylko w jednym przypadku - ADC używamy tylko do pomiaru tego pinu i trzeba mieć świadomość, że kosztem jakim nam za to przyjdzie jest to, że pomiar ADC poprawny uzyskamy po wieeeelu odpaleniach ADCka. To co pisał rezasurmar odnosnie maksymalnej rezystancji źródła jest wprost z noty - wynika z budowy ADC - jest tam mały kondensatorek który musi zdążyć się naładować z jego pojemności wyznaczona jest ta max rezystancja. Jeśli damy tam rezystor w megaomach to będzie on się baardzo wolno ładował, będzie wymagał zapewne wielu odpaleń pomiaru.
Przykład przez jaki przeszedłem: przy źle dobranych (sporo za dużych) rezystorach w transopoptorach np w linefollowerze do sensorów podczas zmiany kanałów możemy mieć "przesłuchy" - ten kondensatorek nie zdąży zmienić napięcia. Podobnie jak tu, ale wchodzimy w megaomy, więc jeszcze gorzej.
Ten rezystor faktycznie spowoduje, ze prąd upływu przez diodę będzie pomijalny, ale sporym kosztem.
Zapraszam na mojego pseudobloga z projektami itp: http://projektydmb.blogspot.com/

Awatar użytkownika
rezasurmar
Geek
Geek
Posty: 1068
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 23:46
Lokalizacja: Tychy
Kontaktowanie:

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: rezasurmar » wtorek 04 kwie 2017, 08:20

squeez pisze:Co do rezystancji wejścia ADC, czyli też prądu jaki pobiera ze źródła badanego sygnału to w DS podają (typical) 100M omów. Rezystancja kiloomów (32 dokładnie) tyczy się Aref czyli napięcia odniesienia (jeśli z nieko korzystamy).

Czyli śmiało można dać rezystor kilka Mega omów od baterii do ADC i ograniczyć tym samym w dość istotny sposób pobierany prąd. Wówczas przewodnictwem wewnętrznej diody bym się nie martwił.



Rezystancja wejścia w trybie analogowym, a rezystancja źródła potrzebna do naładowania wewnętrznej pojemności ADC (sample and hold) to dwa różne parametry, fakt, oba są ważne, ale nie można opierać wniosków wyłącznie na jednej znalezionej wartości w tabelce.
Zalecaną największą rezystancją źródła jest ok 10kΩ, są na stronie atmela wszelkie potrzebne dokumentacje.

Odpowiednie miejsce w dokumentacji dotyczące przetwarzania ADC i AVR8bit, polecam znaleźć samemu, w ramach ćwiczeń...
To że dając parę set kilko Ω, czy MΩ na wejście, coś tam zmierzymy, to fakt, tylko pytanie co i jaki będzie czas ustalenia stabilnego pomiaru, o reszcie parametrów jak szumy otoczenia, czy nawet szumy własne rezystora wynikające z wzoru Johnsona-Nyquista przy takich rezystancjach już pominę milczeniem.
Wszelkie pomiary należy robić świadomie, w oparciu o rzetelne podejście do tematu, a nie na zasadzie, gdzieś tam kiedyś słyszałem, czy na zasadzie, a u mnie działa.
I nie ma w mojej wypowiedzi ani grama złośliwości, tylko bardziej chęć pchnięcia do własnych poszukiwań głębiej.

Awatar użytkownika
squeez
User
User
Posty: 163
Rejestracja: czwartek 04 lut 2016, 10:13

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: squeez » wtorek 04 kwie 2017, 10:40

Antystatyczny pisze:Problem nie tkwi w rezystancji wejścia ADC podczas pracy układu. Problemem jest sytuacja, podczas której procesor z jakiegoś powodu nie jest zasilany, a napięcie z baterii nadal jest obecne na pinie. Wtedy przewodzi "górna" dioda zabezpieczająca pin i powoduje rozładowanie baterii CR2032.


No tak ale ten prąd będzie płynął od bateri przez rezystor, potem przez diodę i do VCC ale zależność, napięcie pewnie będzie niewielkie, wynika z charakterystyki diody, prąd ogranicza rezystor wiec co mogło by go konsumować w nadmiarze? możesz to sprawdzić choćby na stykówce.

Kolejna sprawa to czy potrzebujesz dokładnych pomiarów tej baterii czy tylko informację o jej rozładowaniu (progu). bo można zrobić detektor rozładowania który będzie pobierać pojedyncze mikro Ampery.

rezasurmar zapewne masz rację z tym że pomiar wiele zaley właśnie od tego jak chcemy dokoywać pomiaru z jaką częstotliwością itp. w tym przypadku nie sądzę by była potrzeba pomiarów o częstotliwości kilku kH a raczej co 5, 10 a może 30 minut.

Awatar użytkownika
Antystatyczny
Expert
Expert
Posty: 969
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 22:02

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: Antystatyczny » wtorek 04 kwie 2017, 10:50

Po pierwsze nie mogę sobie pozwolić na jakieś tam prądy, bo ta bateria ma wytrzymywać jak najdłużej, a pomiar napięcia robię po to, by mieć w miarę dokładny odczyt, a nie jakieś bzdurne wyniki.
"The true sign of intelligence is not knowledge but imagination" Albert Einstein.

Awatar użytkownika
rezasurmar
Geek
Geek
Posty: 1068
Rejestracja: czwartek 03 wrz 2015, 23:46
Lokalizacja: Tychy
Kontaktowanie:

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: rezasurmar » wtorek 04 kwie 2017, 11:16

Pomiar na baterii przy minimalnym prądzie jest nie praktyczny, bateria zwiększa swoją rezystancję wewnętrzną wraz z stopniem rozładowania, minimalizacja prądu podczas pomiaru, przekłamie rzeczywiste napięcie baterii.
Najlepsze rozwiązanie to odłączanie baterii na czas podłączenia do prądu....
Ewentualnie można baterię zmienić na 'ładowalną' np. VL3032 (mogę się podzielić taką). Wytrzymują ok 10lat cyklu pracy (ładowanie/rozładowanie - nie głębokie tj. do 2.6V).
Przy poborze do 20uA, potrafią wytrzymać długo (j.w 10lat), doładowanie przez układ diodowy na np. BAS86.

Awatar użytkownika
wojtek
Geek
Geek
Posty: 1618
Rejestracja: piątek 04 wrz 2015, 09:03
Lokalizacja: JO90JK

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: wojtek » wtorek 04 kwie 2017, 11:32

Weź zastosuj po prostu wtórnik napięciowy pomiędzy bateria, a wejściem przetwornika AD, będziesz miał dużą impedancje wejściowa od strony baterii i małą wyjściowa od strony AD. Nie wiem czemu nie może się sprawdzić to w zegarku skoro sprawdza sie w bardziej skomplikowanych urządzeniach?
Przykład:
przyklad.JPG
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
73 Wojtek

Awatar użytkownika
mokrowski
User
User
Posty: 138
Rejestracja: czwartek 08 paź 2015, 20:50
Lokalizacja: Tam gdzie Centymetro

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: mokrowski » wtorek 04 kwie 2017, 15:08

A technika bandgap nie wystarczy? :-) http://jeelabs.org/2012/05/04/measuring ... e-bandgap/ Przecież napięcie odniesienia można ustawić na 1.1 i .. dokonać pomiaru VCC... Odnoszę wrażenie że "zamawiali rower a budujemy wyrzutnię rakiet" :-/
,,Myślenie nie jest łatwe, ale można się do niego przyzwyczaić" - Alan Alexander Milne: Kubuś Puchatek

Awatar użytkownika
wojtek
Geek
Geek
Posty: 1618
Rejestracja: piątek 04 wrz 2015, 09:03
Lokalizacja: JO90JK

Re: Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

Postautor: wojtek » wtorek 04 kwie 2017, 15:34

To jest fajna opcja bo nie wymaga podłaczania zewnetrzengo napiecia VCC do wejscia analogowego (w celu jego monitorowania). Ale to raczej nie do końca o to chodzi, Vcc jest cały czas podawane z zasilacza sieciowego i nie to chce Arek monitorować, a jedynie stan bateryjki, która ma zasilać zegar w razie zaniku (wyłączenia sieci). Tak ja przynajmniej zrozumiałem idee. Ale najlepiej niech sam autor wybierze sobie rozwiązanie ;)
73 Wojtek


Wróć do „Podstawy elektroniki - teoria i praktyka”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość