Bộ chia điện áp bằng không hoặc dòng điện thấp để nhận dạng công tắc

8

Có thể thiết kế một mạch phân chia điện áp với các công tắc sử dụng dòng điện bằng không, hoặc dòng điện rất thấp? Nó có hoạt động để sử dụng một bóng bán dẫn để kết nối / ngắt kết nối đầu dây điện trở khỏi mặt đất không?

Lý lịch

Mạch sẽ làm hai việc. Mỗi công tắc trong mạch sẽ đánh thức một IC (ATMEGA328P) bằng cách sử dụng một bóng bán dẫn để gửi một pin ngắt THẤP. Khi IC thức dậy, ADC sẽ lấy mẫu các điện áp đến từ mạch, cho phép IC biết nút nào được nhấn.

Toàn bộ dự án sẽ được vận hành bằng pin và việc có bộ chia điện áp này có thể ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ pin.

Dự án sẽ 1) đọc các tệp từ thẻ SD, 2) đi ngủ, 3) đánh thức và phát âm thanh khi nhấn một trong 16 nút và 4) chuyển sang chế độ ngủ và lặp lại quá trình bắt đầu từ # 3 khi nhấn nút. Tôi dự đoán rằng khi nó đang chạy, nó có một trận hòa đáng kể hiện tại.

Mạch chia điện áp hiện có

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Giải pháp bóng bán dẫn có thể

Đặt một bóng bán dẫn giữa đầu dây điện trở và mặt đất, và nhấn nút kích hoạt bóng bán dẫn, kết nối đầu dây điện áp với mặt đất. Điều này sẽ dẫn đến việc đọc điện áp ban đầu là 5V, và một khi bóng bán dẫn được bật, điện áp đọc thực tế sẽ là điện áp dự định. Tôi không có ý tưởng nếu điều này sẽ làm việc.

mạch chia điện áp có thể với bóng bán dẫn

Giải pháp khác

Mỗi câu hỏi 28897 tôi có thể sử dụng các giá trị cao của điện trở, chẳng hạn như 10 MOhm. Nhưng điều này vẫn sẽ có một trận hòa hiện tại của hàng trăm nA. Tôi thích số không.

transistors voltage-divider

— LucasMcGraw
nguồn

3

Nếu bạn sử dụng pin 1000mAh với 5V trên 10 MOhm, pin sẽ tồn tại 228 năm hoặc 6 năm với pin lithium nút 30 mAh nhỏ xíu. Mỗi mẫu bạn lấy bằng ADC cũng sẽ sạc hoặc xả nắp. Ngoài ra, trở kháng đầu vào ADC trên các bộ điều khiển có xu hướng nằm trong phạm vi 10K và bạn sẽ sạc một nắp thông qua đó với mọi mẫu. Cho rằng, bạn có chắc chắn rằng giải pháp nA của bạn sẽ thực sự là một tác động đáng chú ý đến tuổi thọ pin?

— Scott Seidman

Bạn đã đúng, cho rằng tổng dòng điện tĩnh của bộ điều chỉnh điện áp và MCU (khi ngủ) có khả năng ít nhất là 10 uA. Tôi chỉ đang cố gắng cắt giảm bất kỳ cống hiện tại không cần thiết.

— LucasMcGraw

@ n.taco Một số dữ liệu bổ sung sẽ giúp. Điện áp pin tối đa của bạn là gì? Điện áp Vcc của bạn là gì? Làm thế nào là uC được cung cấp (thông qua một bộ điều chỉnh tuyến tính, hoặc chế độ chuyển đổi, hoặc trực tiếp từ pin)?

— Nick Alexeev

Nguồn pin có thể sẽ là 4 tế bào D. Bộ điều chỉnh điện áp là Maxim MAX667 (bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính) sẽ cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị (không có thiết bị nào nhìn thấy điện áp pin, ngoại trừ bộ điều chỉnh). Vcc là 5V.

— LucasMcGraw

@ n.taco BTW, viết chỉ định thành phần trong sơ đồ của bạn. Nói "Q23" dễ hơn nhiều so với "BJT đáy thứ 3 từ bên phải". Đọc này . Nguy cơ tăng huyết áp của bạn tăng lên rất nhiều, nếu bạn không tuân theo các nguyên tắc này trên EE.SE. Cảnh báo đúng.

— Nick Alexeev

5

Câu trả lời mới

Cách tiếp cận của bạn có thể làm việc. Nhưng, sơ đồ thứ 2 của bạn có một lỗi, tôi nghĩ vậy. ADC sẽ luôn thấy V _là của bóng bán dẫn, luôn là 0,7V hoặc hơn.

Biến thể này không nên có vấn đề này, vì có R39 điện trở giữa cơ sở và ADC.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Câu trả lời cũ, đó không phải là một câu trả lời

Bộ chia có thể được chuyển đổi với một bóng bán dẫn để tiết kiệm pin. Tuy nhiên, nó phải là một công tắc bên cao. Nếu bạn chuyển đổi ở mặt đất, thì điện áp pin sẽ xuất hiện trên chân A / D, có thể làm hỏng đầu vào.

(Ban đầu, sơ đồ đã được đăng trong chủ đề này .)

— Nick Alexeev
nguồn

Làm thế nào ý tưởng này sẽ làm việc với các ràng buộc mà các công tắc bật bóng bán dẫn?

— LucasMcGraw

1

Thay thế tín hiệu kỹ thuật số divider On/Off, điều khiển bóng bán dẫn, bằng một công tắc thủ công. Thế còn cái đó?

— Nick Alexeev

1. Tôi đang gặp khó khăn khi xem làm thế nào tôi sẽ mở rộng điều này để xác định công tắc nào được nhấn. Đối với N công tắc, tôi có phải có N bóng bán dẫn cộng với các điện trở để phân chia điện áp không? 2. Nếu Vcc <= ADC điện áp tối đa, tôi có thể chuyển đổi mặt đất không? Trong trường hợp đó điện áp tại ADC sẽ bắt đầu ở mức 5V nhưng giảm xuống điện áp chia, đúng không?

— LucasMcGraw

@NickAlexeev Tôi thấy lỗi, cảm ơn vì đã chỉ ra điều đó; Tôi cũng không nhận ra rằng điều này có thể được thực hiện với một bóng bán dẫn. Điều này có vẻ tuyệt vời, tôi sẽ thử nó vào cuối tuần này.

— LucasMcGraw

3

Bạn thậm chí không cần một bóng bán dẫn để ngắt kết nối chuỗi điện trở, bạn chỉ có thể kết nối nó với chân đầu ra MCU. Đặt nó thành cùng giá trị với đầu kia của chuỗi và nó sẽ sử dụng dòng gần bằng không. Tôi đã sử dụng phương pháp này và nó hoạt động tốt.

(Trong sơ đồ của bạn, cung cấp cho bóng bán dẫn mặt đất riêng của nó và kết nối chân MCU với dưới cùng của chuỗi điện trở).

— pjc50
nguồn

Bạn đang đề cập đến sơ đồ thứ hai hay sơ đồ thứ nhất?

— LucasMcGraw

Ngoài ra, nếu cả hai chân đều CAO, sẽ có bất kỳ sụt áp nào trong dải phân cách không?

— LucasMcGraw

Sơ đồ đầu tiên (đã chỉnh sửa bài đăng của bạn để bao gồm chúng trực tiếp). Nếu cả hai đầu đều cao, thì điện áp tại tất cả các điểm dọc theo dải phân cách sẽ cao và không có dòng điện nào chạy qua.

— pjc50

2

Có thể thiết kế mạch chia điện áp với các công tắc sử dụng dòng điện bằng không ...

Điều này nên thực hiện các mẹo và không cần chuyển đổi mặt đất. Một bộ chia chỉ được kết nối với pin khi đóng công tắc và đầu vào ADC được kéo xuống đất khi tất cả các công tắc được mở.

Đối với 5V Vcc, đầu vào ADC là:

5.0V = SW1 đã đóng
3,3V = SW2 đóng
1.7V = SW3 đã đóng
0V = tất cả các công tắc mở

Tất nhiên, bạn có thể điều chỉnh các giá trị điện trở theo ý thích của bạn.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

— Alfred Centauri
nguồn

Cách tiếp cận đó có thể tốt nếu một người đang sử dụng các thiết bị chuyển mạch chất lượng. Sẽ rất tệ nếu một người sử dụng vòm carbon trên bo mạch PC, vì điện trở của nút ấn nhẹ có thể nhỏ hơn 1K, hoặc hơn 100K, hoặc bất cứ nơi nào ở giữa, và mức kháng cự như vậy có thể duy trì ở mức hợp lý ổn định trong một phần đáng kể của một giây. Mặc dù hệ thống thường bỏ qua các nút ấn nhẹ, nhưng nói chung, thật khó chịu khi nhấn nhẹ vào một nút được hiểu là một nút hoàn toàn khác.

— supercat

Tôi đồng ý; sử dụng một điện trở nhạy áp lực thay vì xấp xỉ hợp lý của geniune, mở khi tắt, ngắn khi bật, công tắc sẽ, trong mạch này, dẫn đến kết quả không thể đoán trước.

— Alfred Centauri

Trong nhiều ứng dụng, một tiếp điểm vòm carbon, mặc dù nó hoạt động như một điện trở nhạy áp lực, có thể được sử dụng như một công tắc (mặc dù thêm một số độ trễ phần cứng hoặc bán phần cứng, chắc chắn có thể giúp ích). Tôi chỉ muốn chắc chắn rằng độc giả biết rằng đây không phải là một trong những ứng dụng đó.

— supercat

Trên thực tế và, thật đáng buồn, đó là một sự phân biệt đó có được thực hiện. Chỉ vì một cái gì đó được gọi là "công tắc" không nhất thiết có nghĩa là nó gần đúng với một công tắc lý tưởng.

— Alfred Centauri

1

Đưa ra hai chân I / O có ngưỡng chuyển đổi phù hợp hợp lý, người ta có thể nối một nắp nối đất với mỗi chân của bộ xử lý thông qua điện trở nhỏ, buộc một nắp vào mỗi đầu của chuỗi điện trở và mỗi công tắc kết nối một lần chạm trên chuỗi với VDD hoặc mặt đất (tùy theo điều kiện nào thuận tiện hơn; tôi sẽ giả sử VDD cho cuộc thảo luận này). Có điện trở đáng kể giữa một trong hai đầu và công tắc đầu tiên. Thỉnh thoảng khi không có công tắc nào được đẩy, nối đất cả hai chân đủ dài để xả nắp; sau đó thả nổi một cái và đặt cái kia thành VDD. Thời gian cần bao lâu để pin nổi thay đổi trạng thái. Nếu ngưỡng của đầu vào có thể khác nhau, hãy lặp lại thử nghiệm cho đầu vào khác. Sau đó nối đất cả hai chân, và sau đó thả nổi chúng - đây là trạng thái không hoạt động.

Khi một pin đã được quan sát để thay đổi trạng thái, nối đất cả hai chân đủ dài để xả nắp và làm nổi chúng. Thời gian cần bao lâu để mỗi pin thay đổi trạng thái. Tỷ lệ của thời gian này so với đường cơ sở được đo ở trên sẽ cho bạn biết điện trở từ mỗi pin đến VDD. Đảm bảo rằng tổng của hai phép đo gần hợp lý với tổng trở của chuỗi (nếu không nút không tiếp xúc tốt, do đó việc đọc có thể bị lỗi).

Nếu bộ xử lý có thể rút ra dòng điện dư thừa khi các đầu vào trôi ra khỏi đường ray, thì có thể nên xả định kỳ các nắp ngay cả khi không có nút nào được đẩy. Nếu điều này được thực hiện, dòng tĩnh cho hệ thống sẽ khá nhỏ.

— siêu mèo
nguồn

Ý tưởng thú vị. Các tụ điện sẽ được vẽ hiện tại liên tục?

— LucasMcGraw

1

@ n.taco: Việc tăng điện áp trên một nắp nhất định đòi hỏi phải thêm một lượng điện tích (tính bằng coulomb) bằng với sự thay đổi điện áp (tính bằng volt) nhân với điện dung (tính bằng farad). Giảm điện áp yêu cầu loại bỏ phí. Một ampere đại diện cho một coulomb mỗi giây. Sạc một tụ điện và đổ điện tích xuống đất ở một tốc độ định kỳ sẽ đòi hỏi một dòng điện bằng với điện tích trên mỗi chu kỳ nhân với tần số. Tuy nhiên, nếu tụ điện dành phần lớn thời gian để ngồi ở một điện áp không đổi, tuy nhiên, nó sẽ sử dụng dòng điện về cơ bản bằng không trong thời gian đó.

— supercat