В приложениях микроконтроллеров измерение напряжения и формирование сигнала являются очень важными звеньями. Из-за ограниченного диапазона входного напряжения АЦП (аналогово-цифрового преобразователя) микроконтроллера непосредственное измерение высоковольтных сигналов может повредить микроконтроллер или привести к неточным измерениям. в это время,сопротивлениеСхема делителя напряжения становится простым и эффективным решением. В этой статье будет подробно описан метод расчета напряжения путем деления резистора микроконтроллера и поможет читателям освоить основные навыки проектирования схем деления напряжения и расчета напряжения.
1. Основные принципы работы схемы резисторного делителя напряжения.Схема резисторного делителя обычно состоит из двух резисторов, соединенных последовательно, чтобы разделить входное напряжение на выходное напряжение с более низким напряжением пропорционально сопротивлению. Согласно закону Ома и принципу распределения напряжения, формула расчета разделенного напряжения V_out имеет вид:
\[ V_{выход} = V_{вход} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \]
Среди них V_in — входное напряжение, R1 и R2 — значения сопротивления двух последовательных резисторов, а V_out — выходное напряжение после деления напряжения.
2. Выберите подходящее значение резистора.При выборе номинала резистора необходимо комплексно учитывать величину тока, потребляемую мощность и точность измерений. Вообще говоря, сопротивление резистора не должно быть слишком маленьким, чтобы избежать чрезмерного тока и повышенного энергопотребления; он также не должен быть слишком большим, чтобы избежать шума и помех на входе АЦП. Обычно используемые номиналы резисторов находятся в диапазоне от 1 кОм до 100 кОм.
3. Метод расчета разделенного напряженияПри расчете делителя напряжения сначала определите диапазон входного напряжения, а затем инвертируйте соотношение номиналов резисторов, исходя из требуемого диапазона выходного напряжения (обычно максимального входного напряжения АЦП микроконтроллера). Формула преобразуется в:
\[ \frac{R_2}{R_1 + R_2} = \frac{V_{выход}}{V_{вход}} \]
Используйте это соотношение для выбора подходящих R1 и R2.
4. Учитывайте влияние погрешности сопротивления на точность деления напряжения.Производственные допуски резисторов могут повлиять на точность деления выходного напряжения. Рекомендуется выбирать резистор с более высокой точностью (например, 1 % или более высокой точностью) или компенсировать ошибку с помощью программного обеспечения для калибровки.
5. Расчет потребляемой мощности в схеме делителя напряжения.Схема делителя напряжения будет вырабатывать определенный ток покоя, а формула расчета потребляемой мощности:
\[ P = \frac{V_{in}^2}{R_1 + R_2} \]
В целях экономии энергии следует выбрать большую комбинацию сопротивлений, но при этом необходимо учитывать стабильность сигнала.
6. Конструкция деления напряжения для нескольких входов.При входе нескольких аналоговых сигналов необходимо спроектировать независимую сеть деления напряжения для каждого сигнала, чтобы избежать помех между сигналами. Разумно определите номинал резистора и метод заземления, чтобы обеспечить точность измерений.
7. Меры предосторожности во время реальных измеренийВыход схемы делителя напряжения следует подключить к входу АЦП микроконтроллера, стараясь избегать плавающего заземления и синфазных помех. При измерении рекомендуется с помощью осциллографа или мультиметра проверить соответствие разделенного напряжения расчетному значению.
8. Формула преобразования напряжения в программе.Значение АЦП, считываемое микроконтроллером, обычно представляет собой цифровую величину, которую необходимо преобразовать в фактическое напряжение с помощью программного обеспечения. Формула преобразования:
\[ V_{in} = V_{adc} \times \frac{R_1 + R_2}{R_2} \]
где V_adc — значение напряжения, измеряемое АЦП.
Метод расчета напряжения путем деления напряжения резистора микроконтроллера является широко используемой схемой измерения напряжения во встроенных системах. Рационально выбрав номинал резистора, точно рассчитав разделенное напряжение и объединив его с программной калибровкой, можно эффективно достичь высокоточного измерения напряжения, защищая входной порт микроконтроллера и улучшая стабильность системы. Освоение вышеизложенных принципов проектирования разделения напряжения обеспечит прочную основу для сбора напряжения в проектах микроконтроллеров.
