マイコン使用60V電圧計入力回路

60Vフルスケールの電圧計をマイコンで実現する際の入力回路に関してのメモ。
アッテネータ・短絡保護・電源への回り込み対策

001_20090803002033.png 002_20090803002034.png 003_20090803002034.png


○マイコンを用いた計測システム
Ariesの表示機にはバッテリー電圧とキャパシタ電圧を測定するために60Vフルスケールの電圧計が必要です。
A/Dコンバータを持ったマイコンを使えば、電圧計は簡単に作れます。以下のように電圧計の入力回路の設計をしました。


001_20090803002033.png
fig.1: 入力段回路図


○ヒューズ
バッテリーにせよキャパシタにせよ、インピーダンスの低い電圧源なので短絡させると大電流が流れます。正常動作時にはほとんど電流が流れないはずなので、遮断電流は適当に小さなものを選びます。

ヒューズの直列抵抗は、抵抗で構成されるアッテネータに直列に入るため、誤差の要因となりますが、さほど精密測定と言うわけでもないので余り気にしないことにします。

○フォトカプラ
マイコン利用の電圧計の場合、電圧計側の電源が入っていない状態で測定端子に電圧を入力すると端子の寄生ダイオードダイオードから電源に電流が流れ込み中途半端にマイコンが動作してしまうため、対策が必要になります。

今回はフォトカプラでスイッチにしました。フォトカプラは汎用品ですが、コレクタ-エミッタ間耐圧は80VあるPC817Cを選びました。

○アッテネータ
マイコンを5V動作させる前提で、12:1のアッテネータで60Vフルスケールを5Vに分圧します。


002_20090803002034.png
fig.2

003_20090803002034.png
fig.3


フォトカプラ1次側の順電流がもったいないので、普段はoffとしておくとC1への充電に10ms程度の時定数を要します。

○関連エントリ


○付録
このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイルとBSch3V形式の回路図ファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。


○フィードバック

にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ

 ↑ 電子工作ブログランキング参加中です。1クリックお願いします。


コメント・トラックバックも歓迎です。 ↓      


 ↓ この記事が面白かった方は「拍手」をお願いします。


tag: LTspice A/Dコンバータ 

comment

Secret

強電?

私は、超弱電ばかりを扱っていたので、こういう回路の必要性というのは考えても見ませんでした。
この記事を見て、昔の話を思い出しました。あるマイコン内部の一部の回路ブロックのグランドをメタル(アルミ層)でつなぐのを忘れていて、サブストレート(シリコン基板)だけでつながっていたのですが、それなりに動いていました。同じように端子からの電源供給だけでも、マイコンってやつはそれなりに動いちゃうのですよね。

ヒューズもそうですが、フォトカプラのVCEも誤差要因になると思います。きっと、測定対象の電圧があまりにみ高いから問題にならんのだと解釈しています。

Re: 強電?

のりたんさん、こんにちは。
私は計測器だけなので、弱電ですね。のりたんさんのような「超弱電」には手が出せませんが。

端子からの電源供給と言えば、以前私の友人にPIC16F84Aで電源端子をつながずにLEDピカピカをやった人がいました。彼いわく「74シリーズみたいにICの対角が電源端子とGND端子だと思ってた」とのことで、入力端子に5VとGNDがつながっていたのでした。
LEDは6mA前後の電流を食っていたはずなので、それをすべて入力端子の寄生ダイオードから供給していたことになるのですが、なかなかどうしてぶっとい寄生ダイオードです。

フォトカプラのVCEも誤差要因となるのは、おっしゃるとおりです。測定対象の電圧が高いというのもありますが、今回の場合は、さほど高確度の測定を求められているわけでもないと言うのもありますね。
FC2カウンター
カテゴリ
ユーザータグ

LTspiceAkaiKKRmachikaneyamaScilabKKRPSoC強磁性CPAPICOPアンプecalj常微分方程式モンテカルロ解析状態密度トランジスタodeDOSインターフェース定電流スイッチング回路PDS5022半導体シェルスクリプト分散関係レベルシフト乱数HP6632AR6452A可変抵抗トランジスタ技術温度解析ブレッドボードI2C反強磁性確率論数値積分セミナーバンドギャップバンド構造偏微分方程式非線形方程式ソルバ熱設計絶縁ISO-I2Cカオス三端子レギュレータLM358GW近似マフィンティン半径A/DコンバータフォトカプラシュミットトリガLEDPC817C発振回路数値微分直流動作点解析サーボカレントミラーTL431アナログスイッチUSB74HC4053bzqltyVESTA補間電子負荷アセンブライジング模型BSch量子力学単振り子2ちゃんねるチョッパアンプLDA開発環境基本並進ベクトルFFT標準ロジックブラべ格子パラメトリック解析抵抗SMPMaxima失敗談ラプラス方程式繰り返し位相図スイッチト・キャパシタ熱伝導状態方程式キュリー温度gfortranコバルトTLP621不規則合金Quantum_ESPRESSO六方最密充填構造ランダムウォーク相対論ewidthスピン軌道相互作用FETQSGWVCAcygwinスレーターポーリング曲線GGA仮想結晶近似PWscfシュレディンガー方程式LM555ハーフメタル固有値問題NE555最小値ガイガー管QNAPUPS自動計測ダイヤモンドマントルTLP552格子比熱最適化MCU井戸型ポテンシャル最大値xcrysdenCIF条件分岐詰め回路フェルミ面差し込みグラフスーパーセルfsolveブラウン運動awk過渡解析起電力三角波第一原理計算FXA-7020ZRWriter509Ubuntuテスタ熱力学データロガーTLP521OpenMPubuntu平均場近似MAS830LトランスCK1026PIC16F785PGA2SC1815EAGLEノコギリ波負帰還安定性ナイキスト線図MBEOPA2277P-10フィルタCapSenseAACircuitLMC662文字列固定スピンモーメントFSMTeX結晶磁気異方性全エネルギーc/a合金multiplotgnuplot非線型方程式ソルバL10構造正規分布等高線ジバニャン方程式初期値interp1fcc面心立方構造ウィグナーザイツ胞半金属デバイ模型電荷密度重積分SIC二相共存磁気モーメント不純物問題PWgui擬ポテンシャルゼーベック係数ZnOウルツ鉱構造edeltquantumESPRESSOフォノンリジッドバンド模型スワップ領域BaO岩塩構造ルチル構造ヒストグラム確率論マテリアルデザインフラクタルマンデルブロ集合キーボードRealforceクーロン散乱三次元疎行列縮退化学反応関数フィッティング最小二乗法Excel直流解析PCTS-110TS-112日本語パラメータ・モデル等価回路モデルcif2cell入出力陰解法熱拡散方程式HiLAPW両対数グラフCrank-Nicolson法連立一次方程式specx.fifort境界条件片対数グラフグラフの分割円周率ヒストグラム不規則局所モーメントGimpシンボル軸ラベル凡例線種トラックボール

最新コメント
リンク

にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ