Procesor bez zasilania i 3V na pinie ADC

[Antystatyczny]

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

[acid3]

Pomyśl może o takim sposobie pomiaru.

[dambo]

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).

[Antystatyczny]

Jeśli MCU podłączysz na sztywno do zasilania, tranzystor BC547 będzie non stop przewodził, czyli będzie rozładowywał bateryjkę przez 10k.

[dambo]

faktycznie, czyli w takim przypadku trzeba zawsze dać sterowanie.

[acid3]

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.

[acid3]

a dokładniej jak dobrze pamiętam to szukałem dokładnie tego schematu:

[Antystatyczny]

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?

[acid3]

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

[dambo]

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.

[Antystatyczny]

stosowałem SI2305 i się sprawdzał

Dzięki, już zerkam w datasheet.

[squeez]

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.

[dambo]

To jeszcze jako ciekawostka - pracowałem z STM32F302ZDT6 i tam jest osobny pin Vbat dla RTCka i jest możliwość sprawdzenia stanu baterii wbudowana.

[Antystatyczny]

Zgadza się, ale do budzika staram się wykorzystać stare zasoby, więc wsadziłem w projekt ATmega32.

[squeez]

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.

[Antystatyczny]

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.

[dambo]

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.

[squeez]

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.

[Antystatyczny]

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.

[SuperGość]

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

[mokrowski]

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" :-/

[SuperGość]

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

[Antystatyczny]

Nie wiem czemu nie może się sprawdzić to w zegarku skoro sprawdza sie w bardziej skomplikowanych urządzeniach?

Nie wspominałem, że się nie sprawdzi. Zwyczajnie o tym nie pomyślałem. Ot, brak doświadczenia.

Przecież napięcie odniesienia można ustawić na 1.1 i .. dokonać pomiaru VCC... Odnoszę wrażenie że "zamawiali rower a budujemy wyrzutnię rakiet" :-/

Chcę monitorować stan bateryjki podtrzymującej pracę układu RTC. Generalnie cały zegarek zasilany jest z zasilacza sieciowego.

No dobra, zainteresuję się rozwiązaniem proponowanym przez Wojtka, bo wygląda bardzo obiecująco. Do pierwszych testów wystarczy LM358?

[SuperGość]

No dziwiłem się troszkę, że nikt takiego wtórnika nie proponuje, bo raptem to malutki układzik jest i nawet mniej miejsca niż dwa tranzystory zajmie
Do testów ci wystarczy -- tu chodzi po prostu o wtórnik napieciowy) ja w załaczonym schemacie zastosowałem takie wo bo pobierają mało prądu, poniżej 1uA, a układ pracuje z zasilania sieciowego lub z baterii no i wiadomo, ze wtedy kazdy mA jest ważny

[Antystatyczny]

Mogłoby to tak wyglądać?

brudnopis.png