C贸mo "dividir" el ADC correctamente

Introduccion


Muy a menudo, los sensores activos se utilizan en dispositivos (termistores, galgas extensom茅tricas, fotorresistores, resistencias de tiempo, resistencias afortunadas, etc.).


Para medir el valor apropiado, el sensor est谩 conectado al circuito divisor en uno de sus hombros.
Se recomienda hacer esto en casi todas partes, especialmente donde la precisi贸n no es tan importante como el costo. Hay muchas lecciones en Internet para los arduins sobre la lectura de temperatura con un termistor. Esto se hace en aplicaciones m谩s serias.
Para el siguiente ejemplo, present茅 parte del circuito desde el controlador VESC 4.2, que mide la temperatura de las teclas.



Todos hablan de manera diferente sobre el valor de la resistencia en el segundo hombro. Alguien asocia el valor solo con la limitaci贸n de la corriente para calentar el termistor.
En alg煤n lugar hay estimaciones y consejos .
Pero no encontr茅 indicaciones espec铆ficas por tipo: "Hazlo porque es m谩s o menos".
El enfoque de ingenier铆a me mantiene despierto. Hay un lugar para una estimaci贸n en la vida, pero a veces surge la pregunta: "驴Por qu茅 exactamente tal resistencia?"
El inter茅s aliment贸 una disputa con un colega. Bueno, la llamada es aceptada.


Calculo


Debo decir de inmediato que el c谩lculo se realiz贸 en SMath Studio. Aplico la fuente . Puedes usarlo en tus c谩lculos.


Declaraci贸n del problema.


Solo es necesario ingresar el rango de cambio de resistencia, y la f贸rmula debe devolver la resistencia 贸ptima del segundo hombro. El criterio de optimizaci贸n es la oscilaci贸n m谩xima del voltaje de salida.


Soluci贸n


Puede haber dos opciones para conmutar circuitos: o la resistencia cambiante est谩 en las patas del ADC, o viceversa.



Desde el punto de vista de la 贸ptima elecci贸n, no importa d贸nde colocar la resistencia con resistencia cambiante, ya que es importante cambiar la resistencia en el circuito como resultado de la corriente, y como resultado de la ca铆da de voltaje, y no importa en qu茅 brazo.
Pero luego viene la consideraci贸n de la primera opci贸n.


El voltaje en la entrada del ADC depende de la resistencia de la resistencia constante y los l铆mites de variaci贸n de la variable:


 DeltaU(Rconst,Rmax,Rmin,U)=U cdot left(Rmax overRmax+RconstRmin overRmin+Rconst right),


donde Rconst- resistencia de una resistencia constante;


Rmax- la mayor resistencia de una resistencia cambiante;


Rmin- la resistencia m谩s peque帽a de una resistencia cambiante;


U- tensi贸n de alimentaci贸n.


Si construye un gr谩fico de la dependencia de este voltaje de la resistencia de una resistencia constante, puede ver un pico pronunciado, y esto es exactamente lo que necesitamos (el gr谩fico se construye para el caso de un voltaje de suministro de 1 V cuando se usa un termistor NTC en un amplio rango de temperatura).



Si necesitamos encontrar el m谩ximo de la funci贸n, entonces tomamos la derivada. (Intencionalmente equipar茅 el voltaje de entrada a cero, ya que las relaciones de resistencia son importantes aqu铆).


{{d} \ over {dR_ {const}}} \ Delta U (R_ {const}, R_ {max}, R_ {min}) = \ frac {\ mathit {R_ {min}}} {{{\ \ left (\ mathit {R_ {min}} + \ mathit {R_ {const}} \ right)} {{2}}} - \ frac {\ mathit {R_ {max}}} {{{\ left (\ mathit {R_ {max}} + \ mathit {R_ {const}} \ right)} ^ {2}}} = 0


Un trozo de papel o 谩lgebra inform谩tica nos dir谩 las ra铆ces (gracias a GarryC por la patada hacia los c谩lculos simb贸licos):


 mathitRconst= pm sqrt mathitRmax cdot mathitRmin


Naturalmente, una resistencia mayor que cero es m谩s adecuada para nosotros. Dado que el tiempo de entrega de resistencias con resistencia negativa es demasiado largo.


Fuera de lugar


Sucede que contar los n煤meros es dif铆cil, pero quiero sacudir mi pensamiento de manera improvisada. Sucede que las personas al azar consideran decibelios, y todos se asombran de su mente. De hecho, conocen algunos secretos sobre c贸mo hacer esto.



Tambi茅n destacamos varias reglas para la astucia en el futuro. Seg煤n el cronograma, tales estimaciones son m谩s f谩ciles de hacer. Justo debajo se presenta (pero solo demuestra la dependencia descrita anteriormente).



Regla 1: Si el cambio en la resistencia es insignificante, entonces la resistencia constante debe ser aproximadamente igual al cambio promedio. Pero el cambio de voltaje ser谩 insignificante. Use un circuito puente mejor.


Regla 2: Si la resistencia cambia muchas veces, entonces la resistencia constante deber铆a ser menor que la m谩xima posible para la variable.


Regla 3: cuanto m谩s cambie la resistencia en la resistencia variable, menor deber铆a ser la resistencia constante en relaci贸n con el m谩ximo de la variable.


Por ejemplo, si la diferencia entre las conclusiones l铆mite de la resistencia de la resistencia variable es 10 veces, la resistencia constante recomendada debe ser aproximadamente tres veces menor que la m谩xima, y 鈥嬧媏n caso de un cambio de 50 veces, la resistencia constante ya debe ser 0,14 del m谩ximo en el rango de la resistencia variable.
Si alguien ha identificado reglas adicionales o no est谩 de acuerdo con las existentes, comp谩rtalas y haremos que nuestro mundo sea m谩s alfabetizado.


Patrones


Si no desea profundizar en ello en absoluto, pero desea poner un divisor "consciente" en su proyecto arduino, puede usar la respuesta preparada.
Qu茅 resistencia debe combinarse con un termistor NTC de 10 kOhm con B = 3950.
A continuaci贸n, present茅 una tabla que muestra los diversos rangos de temperaturas medidas y la resistencia correspondiente del segundo hombro.


Rango de resistencia, grados objetivoSolicitudSegunda resistencia recomendada para el hombro, kOhmEl porcentaje del uso del rango din谩mico del ADC,%
0 .. + 125Monitoreo de temperatura dentro de dispositivos en interiores3,381
-50 ... + 125Velocidad m谩xima para este termistor18 a帽os96
-20 .. + 50Temperatura exterior2068

Si todav铆a hay aplicaciones comunes, entonces escriba, agregar茅 m谩s.


Conclusi贸n


Espero que ahora pueda evaluar la correcci贸n del divisor que est谩 utilizando. Por supuesto, todos los consejos sobre c贸mo elegir el valor de esta resistencia que mencion茅 anteriormente son correctos. Pero es genial darse cuenta de que hiciste todo de manera 贸ptima.

Source: https://habr.com/ru/post/441514/


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