Diviseur de tension à courant nul ou faible pour l'identification des interrupteurs

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Est-il possible de concevoir un circuit diviseur de tension avec des interrupteurs utilisant un courant nul ou un courant très faible? Cela fonctionnerait-il d'utiliser un transistor pour connecter / déconnecter l'extrémité de la chaîne de résistance de la masse?

Contexte

Le circuit fera deux choses. Chaque commutateur du circuit réveillera un circuit intégré (ATMEGA328P) en utilisant un transistor pour envoyer une broche d'interruption FAIBLE. Une fois le CI réveillé, le CAN échantillonnera les tensions provenant du circuit, permettant au CI de savoir quel bouton a été enfoncé.

L'ensemble du projet fonctionnera sur batterie et le fait d'avoir ce diviseur de tension peut avoir un impact significatif sur la durée de vie de la batterie.

Le projet 1) lira les fichiers depuis une carte SD, 2) se mettra en veille, 3) se réveillera et jouera des sons lorsque l'un des 16 boutons est enfoncé, et 4) se mettra en veille et répétera le processus à partir de # 3 à la pression des boutons. Je prévois que lorsqu'il est en cours d'exécution, il a un tirage courant important.

Circuit diviseur de tension existant

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Solution possible de transistor

Placer un transistor entre l'extrémité de la chaîne de résistances et la masse, et en appuyant sur le bouton pour activer le transistor, connecte l'extrémité de la chaîne de tension à la masse. Cela se traduira par une lecture de tension initiale de 5 V, et une fois le transistor activé, la tension de lecture réelle sera la tension prévue. Je n'ai aucune idée si cela fonctionnera.

circuit diviseur de tension possible avec transistor

Autres solutions

Par question 28897, je pourrais utiliser des valeurs élevées de résistances telles que 10 MOhm. Mais cela aura toujours un tirage actuel de centaines de nA. Je préfère zéro.

transistors voltage-divider

— LucasMcGraw
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Si vous utilisez une batterie de 1000 mAh avec 5 V sur 10 MOhm, la batterie durera 228 ans, ou 6 ans avec une minuscule pile au lithium de 30 mAh. Chaque échantillon que vous prenez avec un ADC chargera ou déchargera également un bouchon. De plus, les impédances d'entrée ADC sur les contrôleurs ont tendance à se situer dans la plage de 10K, et vous facturerez un plafond à chaque échantillon. Compte tenu de cela, êtes-vous sûr que votre solution nA aurait vraiment un impact notable sur la durée de vie de la batterie?

— Scott Seidman

Vous avez raison, étant donné que la somme du courant de repos du régulateur de tension et du MCU lui-même (lorsqu'il est endormi) est probablement d'au moins 10 uA. J'essaie juste de couper tout drain de courant inutile.

— LucasMcGraw

@ n.taco Quelques données supplémentaires pourraient aider. Quelle est la tension maximale de votre batterie? Quelle est votre tension Vcc? Comment l'uC est-il alimenté (via un régulateur linéaire, un mode de commutation ou directement à partir de la batterie)?

— Nick Alexeev

La source de la batterie sera probablement 4 cellules D. Le régulateur de tension est un Maxim MAX667 (régulateur de tension linéaire) qui alimentera tous les appareils (aucun appareil ne verra la tension de la batterie, sauf le régulateur). Vcc est 5V.

— LucasMcGraw

@ n.taco BTW, écrivez les désignateurs de composants dans vos schémas. Il est beaucoup plus facile de dire «Q23» que «3e BJT inférieur à droite». Lisez ceci . Votre risque d'hypertension est considérablement augmenté si vous ne suivez pas ces directives sur EE.SE. Avertissement juste.

— Nick Alexeev

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Nouvelle réponse

Votre approche peut fonctionner. Mais, votre 2ème schéma a un bug, je pense. L'ADC verra toujours V _être du transistor, qui est toujours de 0,7 V environ.

Cette variation ne devrait pas avoir ce problème, car il y a une résistance R39 entre la base et l'ADC.

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Ancienne réponse, qui n'était pas une réponse

Le diviseur peut être commuté avec un transistor pour économiser la batterie. Cependant, il doit s'agir d'un interrupteur latéral haut. Si vous basculez au sol, la tension de la batterie apparaîtra sur la broche A / D, ce qui pourrait endommager l'entrée.

(À l'origine, le schéma était publié dans ce fil .)

— Nick Alexeev
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Comment cette idée fonctionnerait-elle avec la contrainte que les commutateurs mettent le transistor en marche?

— LucasMcGraw

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Remplacez le signal numérique divider On/Off, qui contrôle le transistor, par un interrupteur manuel. Et ça?

— Nick Alexeev

1. J'ai du mal à voir comment j'étendrais cela pour identifier l'interrupteur sur lequel on appuie. Pour N commutateurs, ne devrais-je pas avoir N transistors plus les résistances pour diviser la tension? 2. Si Vcc <= tension ADC max, pourrais-je commuter la masse? Dans ce cas, la tension à l'ADC commencera à 5 V mais diminuera jusqu'à la tension divisée, n'est-ce pas?

— LucasMcGraw

@NickAlexeev Je vois le bogue, merci de l'avoir signalé; Je ne savais pas non plus que cela pouvait se faire avec un seul transistor. Cela a l'air génial, je vais l'essayer ce week-end.

— LucasMcGraw

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Vous n'avez même pas besoin d'un transistor pour déconnecter la chaîne de résistance, vous pouvez simplement le connecter à une broche de sortie MCU. Définissez-le sur la même valeur que l'autre extrémité de la chaîne et il utilisera un courant proche de zéro. J'ai utilisé cette approche et cela fonctionne bien.

(Dans votre schéma, donnez au transistor sa propre masse et connectez la broche MCU au bas de la chaîne de résistance).

— pjc50
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Faites-vous référence au deuxième diagramme ou au premier?

— LucasMcGraw

De plus, si les deux broches sont ÉLEVÉES, y aura-t-il une chute de tension dans le diviseur?

— LucasMcGraw

Premier diagramme (avez édité votre message pour les inclure directement). Si les deux extrémités sont élevées, la tension à tous les points le long du diviseur sera élevée et aucun courant ne circulera.

— pjc50

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Est-il possible de concevoir un circuit diviseur de tension avec des interrupteurs qui utilise un courant nul ...

Cela devrait faire l'affaire et aucune commutation au sol requise. Un diviseur n'est connecté à la batterie que lorsqu'un interrupteur est fermé et que l'entrée ADC est mise à la terre lorsque tous les interrupteurs sont ouverts.

Pour 5 V Vcc, l'entrée ADC est:

5,0 V = SW1 fermé
3,3 V = SW2 fermé
1,7 V = SW3 fermé
0V = tous les interrupteurs ouverts

Bien sûr, vous pouvez ajuster les valeurs de résistance à votre guise.

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— Alfred Centauri
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Cette approche peut être bonne si l'on utilise des commutateurs de qualité. Cela peut être très mauvais si l'on utilise des dômes en carbone sur une carte PC, car la résistance d'un bouton légèrement enfoncé peut être inférieure à 1 K, ou supérieure à 100 K, ou n'importe où entre les deux, et cette résistance peut sembler rester raisonnablement stable pendant une fraction significative de seconde. Bien qu'il soit généralement bien que le système ignore les pressions sur les boutons lumineux, il est généralement ennuyeux qu'une pression légère sur un bouton soit interprétée comme un bouton totalement différent.

— supercat

Je suis d'accord; en utilisant une résistance sensible à la pression au lieu d'une approximation raisonnable de geniune, ouvert lorsqu'il est éteint, court lorsqu'il est allumé , l' interrupteur entraînera, dans ce circuit, des résultats imprévisibles.

— Alfred Centauri

Dans de nombreuses applications, un contact à dôme de carbone, même s'il se comporte comme une résistance sensible à la pression, peut être utilisé comme interrupteur (bien que l'ajout d'une hystérésis matérielle ou semi-matérielle puisse certainement aider). Je voulais juste m'assurer que les lecteurs savaient que ce n'était pas une de ces applications.

— supercat

En effet et, malheureusement, c'est une distinction qui doit être faite. Ce n'est pas parce qu'un élément est appelé "interrupteur" qu'il s'agit nécessairement d'une bonne approximation d'un interrupteur idéal.

— Alfred Centauri

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Étant donné deux broches d'E / S avec des seuils de commutation raisonnablement cohérents, on pourrait câbler un capuchon mis à la terre à chaque broche du processeur via une petite résistance, attacher un capuchon à chaque extrémité de la chaîne de résistance et demander à chaque commutateur de connecter un robinet sur la chaîne au VDD ou au sol (selon ce qui est plus pratique; je suppose que VDD pour cette discussion). Avoir une résistance significative entre chaque extrémité et le premier interrupteur. Parfois, quand aucun interrupteur n'est enfoncé, mettez les deux broches à la terre suffisamment longtemps pour décharger les capuchons; puis faites flotter l'un et réglez l'autre sur VDD. Durée du temps nécessaire à la broche flottante pour changer d'état. Si les seuils des entrées peuvent différer, répétez le test pour l'autre entrée. Mettez ensuite les deux broches à la terre, puis faites-les flotter - c'est l'état de repos.

Une fois qu'une broche a été observée pour changer d'état, mettez les deux broches à la terre suffisamment longtemps pour décharger le capuchon et faites-les flotter. Temps de temps nécessaire à chaque broche pour changer d'état. Le rapport de ce temps à la ligne de base mesurée ci-dessus vous indiquera la résistance de chaque broche au VDD. Assurez-vous que la somme des deux mesures est raisonnablement proche de la résistance totale de la chaîne (sinon le bouton ne fait pas un bon contact, donc la lecture peut être erronée).

Si le processeur peut tirer un courant excessif lorsque les entrées flottent loin des rails, il peut être judicieux de décharger périodiquement les bouchons même si aucun bouton n'est enfoncé. Si cela est fait, les courants de repos pour le système devraient être assez minimes.

— supercat
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Idée intéressante. Les condensateurs ne consommeront-ils pas du courant en continu?

— LucasMcGraw

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@ n.taco: Augmenter la tension sur un capuchon d'une certaine quantité nécessite d'ajouter une quantité de charge (en coulombs) égale à la variation de tension (en volts) multipliée par la capacité (en farads). La diminution de la tension nécessite la suppression de la charge. Un ampère représente un coulomb par seconde. Charger un condensateur et décharger sa charge à la terre à un certain rythme périodique nécessitera une quantité de courant égale à la charge par cycle multipliée par la fréquence. Si le condensateur passe la plupart de son temps assis à une tension constante, cependant, il utilisera essentiellement un courant nul pendant ce temps.

— supercat