Reducción de voltaje de baja potencia para registro de datos

Estoy tratando de diseñar un registrador de datos que funcione con batería y estoy tratando de maximizar el tiempo de ejecución.

El registrador registra con poca frecuencia (cada 5 minutos) señales analógicas y digitales de 0-30 V.

Uno de los consumos de corriente clave en esta etapa son los divisores de voltaje necesarios para reducir las señales a los 3,3 V o 5 V tolerados por el microcontrolador. Incluso las cargas de hasta 1 Mohm comienzan a sumarse (16 entradas en total = aproximadamente 0,48 mA).

Esto parece un problema bastante común, pero no he podido encontrar una solución aceptada.

He contemplado opciones como

  • Reed Relays - Semi poco práctico debido a la cantidad requerida, posiblemente más beneficioso a tasas de muestreo aún más bajas.
  • Algún tipo de IC de búfer: no he podido activar ninguna pieza que acepte un voltaje tan lejos del rango de suministro
accionar el interruptor de lengüeta o mantener vivo el amortiguador definitivamente empeorará el problema. ¿Por qué no simplemente un divisor de voltaje de alto Ω, encendido solo a pedido por un mosfet?
¿Sería capaz de recomendar un método para activar el interruptor mosfet del lado alto? Supongo que necesitaría tener un par de mosfets de canal N y P para permitir que una señal lógica de bajo voltaje cambie la señal.
un solo canal n sería suficiente. ¡No intentes cambiar al lado alto!
¿No seguiría tirando casi exactamente la misma corriente, debido a la ruta a través del pin de entrada / diodos de sujeción?
Veo tu punto, hm.
Me acabo de dar cuenta: simplemente debe usar resistencias de mayor valor. Siempre que la corriente a través del divisor de voltaje esté significativamente por encima de la corriente de entrada (que suele ser un par de cientos de nA como máximo) de su pin ADC, aún puede aumentar la resistencia sin perder precisión.
Estoy confundido ... Supongo que está utilizando resistencias de 1 M Ohms como el lado alto de su divisor de entrada de 30 V, por lo tanto, hasta 30 uA por canal mux. ¿Por qué esta parte actual de su potencia general de MCU? Seguramente la corriente para el divisor resistivo proviene de lo que estás midiendo y que está encendido todo el tiempo.
El dispositivo está apagado de la misma fuente, de ahí el problema.
@MarcusMüller "¡No intentes cambiar al lado alto!" - No creo que sea buena idea cortar la conexión GND del divisor de tensión...
@jimmyb, sí, se excedería el voltaje de entrada máximo del ADC; vea las operaciones y mi discusión anterior
Puede usar un MOSFET de canal N y otro de canal P. El µC enciende el canal N, que luego enciende el canal P del lado alto. Hay MOSFET de canal N+P disponibles empaquetados en circuitos integrados de 8 pines (SOIC), por lo que "solo" necesitaría un circuito integrado más un pull-up por señal.
¿Tengo razón en que esto solo funcionará hasta el voltaje de umbral de la puerta de 1-2v? Probablemente pueda lidiar con eso. Solo estoy tratando de comprender las limitaciones.
Sí, probablemente tengas razón. Dependiendo de qué Ron sea aceptable, incluso puede bajar, pero acercarse a 0V causará problemas.

Respuestas (2)

He tenido este problema una vez antes. Lo que hice fue usar resistencias de 10 K en la parte inferior de los divisores. Esto fue para mantener la impedancia de la fuente vista por el ADC siempre por debajo de 10 K. Esto es normal, pero verifique su ADC solo para estar seguro. Utilicé tapas de 100n a tierra y sin amortiguadores. Sus tapas pueden ser diferentes debido a problemas de muestreo y ruido. Luego cambié los divisores resistivos con los canales p más pequeños y baratos que podrían ser buscado en Google en ese momento. El RDS encendido era extremadamente pequeño en comparación con las resistencias en el divisor, por lo que no había preocupaciones sobre la precisión. Esto funcionó bien porque el ciclo de trabajo de adquisición de datos era muy bajo.

Es un poco difícil seguir qué tipo de circuito está sugiriendo, cualquier posibilidad de que pueda quedarse en un esquema. ¿Cómo cambiaste los mosfets del canal P? ¿Acabas de tener un solo canal N para encender todos los canales P?
Utilicé una fuente conectada a tierra del canal N para cambiar un canal P del lado alto. Hubo problemas de espacio y problemas de liberación de voltaje, por eso me alegré de deshacerme de los amortiguadores.

use interruptores (analógicos) para cambiar en un divisor cuando mida y apagar cuando no.

es probable que también necesite un búfer analógico de búfer, o tendrá que ralentizar la medición.

¿Puede recomendar alguna pieza de ejemplo donde los contactos no se limiten a los rieles de suministro?
por lo general, es difícil encontrar algo más allá del riel. Analog tiene algunos aisladores que quizás desee probar; no puedo recordar los números de pieza de mi cabeza. una solución más simple es encontrar un interruptor y encenderlo desde un riel que sea lo suficientemente alto en comparación con su señal para ser cambiado.
una solución alternativa es pegar un interruptor (bjt/mosfet) en la parte inferior de ese divisor y solo encender ese interruptor (desde el lado bajo) si se va a medir. Por lo tanto, ninguno de los divisores conducirá cuando no se mida. Durante la medición, solo se alimenta un divisor. algo como 2n7000/7002 funcionaría para situaciones como esa.
@dannyf Lo recomendé en los comentarios de mi pregunta, pero op tenía una preocupación válida: si corta la conexión del lado inferior del divisor de voltaje, la resistencia del lado superior + el pin ADC se convertirá en el nuevo divisor de voltaje, y eso significa que el voltaje de entrada sería muy alto
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