Pomiar napięcia nieciągły za pomocą NodeMCU

[haras]

Zrobiłem stację meteo opartą o NodeMCU zasilaną ogniwem 18650, które ładowane jest panelem słonecznym. Ponieważ o tej porze roku słońca jest tragicznie mało to oczywiście usypiam mikrokontroler (deepSleep). Niemniej chciałbym się dowiedzieć jaki jest mniej więcej stan baterii więc za pomocą dzielnika mierzę napięcie baterii. Czy dzielnik nonstop drenuje baterię? Jeśli tak to czy można zamykać obwód na czas pomiaru np za pomocą tranzystora?

PS proszę mi wybaczyć niefachowe nazewnictwo, z elektroniką zetknąłem się niedawno i dzięki forbotowi cokolwiek udało mi się wykonać.

Dzięki, Łukasz

[Treker (Damian Szymański)]

@haras witam na forum 🙂 Tak, dzielnik napięcia cały czas "drenuje" baterię - wiele też zależy od tego jakich rezystorów użyłeś, jaki prąd tam płynie?

[haras]

6 godzin temu, Treker napisał:

@haras witam na forum 🙂 Tak, dzielnik napięcia cały czas "drenuje" baterię - wiele też zależy od tego jakich rezystorów użyłeś, jaki prąd tam płynie?

...policzyłem i niewielki: około 200µA - czyli chyba praktycznie bez znaczenia. Tak przy okazji: czy można w dzielniku zastosować dowolnie duże rezystory (np rzędu 100K)? Tzn jak mały prąd może płynąć aby przetwornik ADC był w stanie dokonać pomiaru?

dziękuję

[marek1707]

Wiesz, wszystko zależy od punktu widzenia. 200uA jest bez znaczenia w porównaniu do 100mA, ale gry Twój procesor pobiera w deepsleep 10uA (zmyśliłem to na poczekaniu, sprawdź ile jest naprawdę) to 200uA na nieużywany wtedy dzielnik jest kompletną porażką. Tak, możesz taki układ pomiarowy wyłączać tranzystorem, a raczej dwoma - jeśli napięcie mierzone jest większe niż zasilanie procesora i tym samym napięcie pinu cyfrowego w stanie wysokim (3.3V?).

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[haras]

5 godzin temu, marek1707 napisał:

(...)  pobiera w deepsleep 10uA (zmyśliłem to na poczekaniu, sprawdź ile jest naprawdę) to 200uA na nieużywany wtedy dzielnik jest kompletną porażką. Tak, możesz taki układ pomiarowy wyłączać tranzystorem, a raczej dwoma - jeśli napięcie mierzone jest większe niż zasilanie procesora i tym samym napięcie pinu cyfrowego w stanie wysokim (3.3V?).

Racja! W trybie deepsleep pobiera 20uA więc pobieranie 10x tyle jest bez sensu. Czy mógłbym prosić o pomoc w wyłączniku tranzystorami? Próbuję po omacku zrobić w "electronic circuit simulator" ale nie wychodzi 😞. Zasilanie kontrolera 3.3V. 

dzięki!

[marek1707]

Jasne. Musisz mieć jeden tranzystor npn lub MOSFET-n i jeden MOSFET-p. Najlepiej użyć do tego dwóch przeciwstawnych MOSFETów zapakowanych do jednej małej obudowy, np. coś takiego:

https://www.tme.eu/pl/details/ao6601/tranzystory-multikanalowe/alpha-omega-semiconductor/

Kosztuje grosze więc trzeba zamówić kilka, ale na pewno się przydadzą. No i teraz, zakładając że wyprowadzenia nazywają się tak jak w datasheet podpiętym do tego elementu, łączysz:

• S1 do GND
• G1 do pinu wyjściowego procesora, gdzie stan 1 będzie załączał pomiary a stan 0 wyłączał dzielnik
• D1 przez opornik 100k do mierzonego VBAT
• S2 bezpośrednio do mierzonego VBAT
• G2 do D1 (i do opornika 100k)
• D2 do "górnego" opornika dzielnika, ten opornik do jego "dolnego" kolegi a ten z kolei do GND

Równolegle do "dolnego" opornika dzielnika dajesz jeszcze kondensator 10-100nF i tyle.

Jeśli czegoś nie spaprałem (piszę z głowy, nie mam czym narysować) to MOSFET-n włącza MOSFET-p przez zwarcie jego bramki do masy, a ten z kolei zapodaje mierzone napięcie na dzielnik. Dalej jest już prosto 🙂 

Układem z tą parą tranzystorów możesz działać do VBAT ok. 9V, bo niewiele więcej przebija izolację bramek, ale po niewielkiej modyfikacji dałoby wyciągnąć z tego i 24V.

Najlepiej narysuj to i pokaż, przynajmniej przekonamy się czy mam dar tłumaczenia 😉 

[haras]

Niestety przy niskim stanie konsumuje mi 250uA (rezystory w dzielniku ~10K), przy wysokim 330uA... zapewne coś schrzaniłem...

[marek1707]

No to chłopie czas zmienić symulator. Po pierwsze ktoś kto go robił może i znał się programowaniu graficznym, ale już na elektronice to słabo. Popatrz na symbol MOSFET-p. Dioda która jest rysowana w symbolach tranzystorów unipolarnych obok kanału tak naprawdę nie istnieje osobno. To złącze powstające na skutek procesu domieszkowania kanału (w czasie produkcji tranzystora) tylko po to, by go odizolować od krzemowaego podłoża. To ta mała strzałka skierowana do lub od kanału. Niektórzy nie rozumieją jej działania, więc trzeba im robić symbole z dodatkową diodą narysowaną jak wół obok. No ale ta dioda powinna być w tę samą stronę co dioda podłożowa, bo to ten sam fragment struktury tranzystora. Nie wiem kto robił modele symulacyjne do tego Twojego programu, ale jeśli zrobił je tak jak same symbole graficzne, to porażka jakaś. Albo może inaczej: nie zważaj na symbole diody (te z trójkącikiem i kreseczką) tylko na symbole małych strzałek. W tej sytuacji powinieneś po prostu zamienić dren ze źródłem MOSFET-p i powinno zadziałać, bo de facto podpiąłeś odwrotnie sugerując się (trochę słusznie) wielką diodą obok - a to tylko zły obrazek był. Na schemacie będzie to wyglądało idiotycznie, ale podpięty pod to model symulacyjny pewnie jest dobry. To pokazuje z czego korzystasz i jak to było testowane.. Napis jak poszło tym razem.

EDIT: I weź to jakoś po ludzku narysuj. Już bardziej zawile nie można było? Może jakiś ołówiek i gumka zanim siądziesz do kompa?

Edytowano Listopad 27, 2020 przez marek1707

[haras]

Hej! Wielkie dzięki. Działa oczywiście 🙂 Symulator dobry, ja oczywiście schrzaniłem. Wstyd przyznać ale to ja dorysowałem diody patrząc na dokumentacje. No ale tak to jest jak się nie rozumie zasady działania podstawowych elementów elektronicznych.  

Niestety nie umiem elegancko rysować schematów, ołówek i gumka nic nie pomoże. Jeszcze raz serdecznie dziękuję!

[marek1707]

Eee tam, coś pomogło. Teraz schemat jest o wiele bardziej czytelny.

No i działa - to drugi wielki plus. 🙂

A diody pewnie zapamiętasz na długo..