마이크로컨트롤러 애플리케이션에서 전압 측정과 신호 컨디셔닝은 매우 중요한 링크입니다. 마이크로 컨트롤러의 ADC(아날로그-디지털 변환기)의 제한된 입력 전압 범위로 인해 고전압 신호를 직접 측정하면 마이크로 컨트롤러가 손상되거나 부정확한 측정이 발생할 수 있습니다. 이때,저항전압 분배기 회로는 쉽고 효과적인 솔루션이 됩니다. 이 기사에서는 마이크로 컨트롤러의 저항을 분할하여 전압을 계산하는 방법을 자세히 소개하고 독자가 전압 분할 회로 설계 및 전압 계산의 핵심 기술을 습득하는 데 도움을 줍니다.
1. 저항분압회로의 기본원리저항 분배기 회로는 일반적으로 저항에 비례하여 입력 전압을 더 낮은 전압 출력으로 나누기 위해 직렬로 연결된 두 개의 저항으로 구성됩니다. 옴의 법칙과 전압 분포 원리에 따라 분압 전압 V_out의 계산식은 다음과 같습니다.
\[ V_{아웃} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \]
그 중 V_in은 입력 전압이고, R1과 R2는 두 개의 직렬 저항기의 저항값이며, V_out은 전압 분할 후의 출력 전압이다.
2. 적절한 저항 값을 선택하십시오.저항 값을 선택할 때 전류 크기, 전력 소비 및 측정 정확도를 종합적으로 고려해야 합니다. 일반적으로 저항의 저항은 과도한 전류와 전력 소비 증가를 방지하기 위해 너무 작아서는 안 됩니다. ADC 입력단의 잡음과 간섭을 피하기 위해 너무 커서도 안 됩니다. 일반적으로 사용되는 저항 값은 1kΩ ~ 100kΩ입니다.
3. 분압전압 계산방법전압 분배기를 계산할 때 먼저 입력 전압 범위를 결정한 다음 필요한 출력 전압 범위(일반적으로 마이크로컨트롤러 ADC의 최대 입력 전압)를 기준으로 저항 값 비율을 반전시킵니다. 수식은 다음과 같이 변환됩니다.
\[ \frac{R_2}{R_1 + R_2} = \frac{V_{아웃}}{V_{in}} \]
이 비율을 사용하여 적절한 R1과 R2를 선택하십시오.
4. 저항 오류가 전압 분배 정확도에 미치는 영향을 고려하십시오.저항기의 제조 공차는 분할된 출력 전압의 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 정확도가 더 높은(예: 1% 이상의 정확도) 저항기를 선택하거나 교정 소프트웨어를 통해 오류를 보상하는 것이 좋습니다.
5. 전압 분배기 회로의 전력 소비 계산전압 분배기 회로는 특정 대기 전류를 생성하며 전력 소비 계산 공식은 다음과 같습니다.
\[ P = \frac{V_{in}^2}{R_1 + R_2} \]
에너지를 절약하려면 더 큰 저항 조합을 선택해야 하지만 신호의 안정성도 고려해야 합니다.
6. 다중 입력에 대한 전압 분할 설계여러 개의 아날로그 신호가 입력되는 경우 신호 간 간섭을 피하기 위해 각 신호에 대해 독립적인 전압 분할 네트워크를 설계해야 합니다. 정확한 측정을 위해 저항 값과 접지 방법을 합리적으로 배열하십시오.
7. 실제 측정 시 주의사항전압 분배기 회로의 출력은 부동 접지 및 공통 모드 간섭을 피하도록 주의하면서 마이크로 컨트롤러의 ADC 입력에 연결되어야 합니다. 측정 시 오실로스코프나 멀티미터를 사용하여 분압 전압이 계산된 값과 일치하는지 확인하는 것이 좋습니다.
8. 소프트웨어의 전압 변환 공식마이크로컨트롤러가 읽는 ADC 값은 일반적으로 디지털 수량이므로 소프트웨어를 통해 실제 전압으로 변환해야 합니다. 변환 공식은 다음과 같습니다.
\[ V_{in} = V_{adc} \times \frac{R_1 + R_2}{R_2} \]
여기서 V_adc는 ADC가 측정한 전압 값입니다.
마이크로컨트롤러의 저항 전압을 나누어 전압을 계산하는 방식은 임베디드 시스템에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 방식이다. 저항 값을 합리적으로 선택하고 분압 전압을 정확하게 계산하고 이를 소프트웨어 교정과 결합함으로써 고정밀 전압 측정을 효과적으로 달성하고 마이크로 컨트롤러의 입력 포트를 보호하고 시스템 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 위의 전압 분할 설계 사항을 숙지하면 마이크로 컨트롤러 프로젝트에서 전압 수집을 위한 견고한 기반이 제공됩니다.
