Arduino.ru

Хорошо иногда самому подумать и погуглить.
В среднем принято считать сопротивление аналогового входа 100МОм (учитывается реактивность), для нормальной работы делителя чем больше разность токов нагрузки и на делителе тем лучше. Возьмём разность в 1000х. Ток на аналоговом входе 5/1е8=5е-8 (А). Ток на делителе должен (желателен) быть 5е-8 * 1000 = 5е-5 (А). Следовательно R делителя (в моём случае с 15V) 15/5е-5 = 300КОм, т.е. плечи 200К и 100К. Если разность по токам применить не 1000х, а 100х, то и 3МОм на делитель наверно заработает, т.е. 2М и 1М на плечах.
Поправьте если у меня в 4 утра ум за разум зашел.

Не правильно. У ацп есть конденсатор, семпл енд холд (S/H), так вот ток аналогового входа зависит как часто этот конденсатор заряжать, 100 МегаОм тут неуместно. Эквивалентное сопротивление = 1/ 2* ПИ() * F *С.  Если мерять раз в сек., да ещё паралельно входу поставить конденсатор 100 - 1000 пФ, то резисторы мегаОм и выше пойдут. 

А если поставить полевой транзистор, сток которого нагрузить на низ делителя, то делитель сможет быть любым т. к. появится возможность его отключать.

  Я бы считал так. По даташиту ток утечки вывода "Input Leakage Current I/O Pin"  -  1 мкА. Ток через делитель должен быть раз в десять больше, т.е. 10 мкА (так желетельно, но не обятельно). Значит суммарная величина делителя 15 В/0,00001 А = 1,5 МОм. Следовательно верхний резистор 1 МОм, нижний 510 кОм. Для проверки пишем скетч для отправки прочитанного АЦП значения в СОМ порт и при необходимости "играемся" резисторами.

Все верно, общепринятый критерий - том через делитель намного больше чем снимаемый с него, намного - не менее 10 раз. На частоту в данном случае забить. Еще можна глянуть ток саморазряда батареи  и выбрать ток через делитель намного ниже чем ток саморазряда.

А тот что, если ток делителя много ниже тока саморазряда, то он на время работы от аккума не повлияет.

смысл в том что ток измерительного делителя пренибрежительно меньше тока саморазряда. Смысл понятен?

В первом посте указано что "дуня" питается от аккума. Если от контроллируемого, то весь ваш фанатизм насчет уменьшения тока делителя не имеет смысла. Потому что ток подребления ардуины в сотни раз больше тока вашего делителя. 

Ну питать можна по разному. Но если постоянно подключен родной линейный стабилизатор, то fagot прав.

Я не фанатизма ради, а так — для общего развития. Ардуина питается от этого–же аккума, но большинство времени спит.

Атмега семплирует аналоговый вход следующим образом: подключает конденсатор УВХ ко входу на довольно короткий промежуток времени. То, что подключено к аналоговому входу снаружи, должно обеспечить необходимый ток, чтобы кондер УВХ полностью зарядился, пока атмега держит его подключенным.

Никакие мегаомы и даже сотни килоом в делителе тут не прокатят.  Ток через такой высокоомный делитель не сможет полностью заряжать кондер УВХ и АЦП будет врать в меньшую сторону. Чем больше номинал резисторов в делителе, тем больше будет врать.

Даташит на атмегу утверждает, что источник, подключенный к аналоговому входу не должен иметь выходное сопротивление больше 20 килоом. Это автоматически означает, что мегаомы в делителе сразу идут в лес. Если верить вот этому онлайн-калькулятору, то для делителя с 12 вольт, возможными номиналами резисторов могут быть 47 килоом для верхнего резистора и 33 килоом для нижнего. При этом на выходе делителя будет 4.95в при входных 12в и выходное сопротивление делителя составит 19,4 килоом.

 Параллельно нижнему резистору (тот, что 510 кОм) желательно поставить конденсатор на 1 мкФ. Перед измерением напряжения учесть, что напряжение на этом конденсаторе после подключения всей цепочки к аккумулятору, установится не сразу. Ждать надо не менее  5*тау.  Т.е. 1 МОм * 1 мкФ * 5 = 1000000*0,000001*5 = 5 секунд.

  Величина резистора о которой пишет a5021, вероятно, для случая максимальной частоты работы АЦП микроконтроллера.

Для какой еще максимальной? Для получения 10-битной точности даташит не рекомендует использовать для тактирования АЦП частоты выше 200 килогерц. При использовании кварца на 16мгц, частота тактирования  АЦП попадающая в эти границы получается только одна -- 125 килогерц. Она не только единственная, но и минимально-возможная.

Время семплирования атмеги жестко привязано к тактовой АЦП и составляет 1.5 цикла. Точное время, на которое кондер УВХ подключен ко входу для описываемых условий составляет 1.5/125000 = 12 микросекунд. Именно за это время ток, текущий на вход АЦП, должен полностью зарядить конденсатор УВХ емкостью 14 пикофарад.

  Придётся ждать пока топикстартер не сделает боевой эксперимент.

На пальцах  поясню - сколько потребляет всреднем спящая ардуина, ну допустим 1мА, а саморозряд - 10мА и на фоне этого вам удастся сделать делитель на 0,1мА. И что в итоге - аккум разряжается током 11,1мА. Ток делителя фактически не влияет. Цифры потолочные, проверяйте токи сами.

Испытываю серьезный скепсис, что с микроамперного делителя удастся считывать сколько-нибудь точные значения. В качестве практического решения это выльется в измеритель с низкой разрядостью и приблизительной точностью. Полностью заряженный аккум от сильно разряженного с помощью этого отличить, разумеется, будет возможно, но хотеть чего-то большего вряд ли уместно.

Та выйдет все. Даже по вашим цифрам зарядить 14пФ за 12мксек как раз через сопротивление порядка 1МОм реально (12мкс/14пФ=857кОм), на крайняк докинуть 200пФ паралельно входу АЦП для пердачи заряда и проверять не часто.

Согласен с MagicianT (ответ #2) и всеми кто с ним согласен.

Конденсатор в данном случае решает. При медленно изменяющемся измеряемом сигнале конденсатор не навредит, и даже будет полезен - сгладит возможные помехи/наводки на входе.

Похожий эксперимент недавно ставил, только не на Атмеге, а на STM32. Результатом доволен.

А такое я тут сам недавно кому-то посоветовал, не подумав. :)

"Низ" делителя подключать через ключ нельзя. При размыкании ключа на аналоговый вход попадёт полностью всё напряжение, подаваемое на делитель.

Правда, говорят что на входе МК есть защитный диод, и ничего не сгорит.
Но проверять как-то не хочется - не зря же в даташитах указывают предельно допустимые напряжения.

Чтобы почти полностью зарядить, надо не тау, а 5 * тау. Кроме того, в делителе есть еще и нижний резистор, т.ч. полный ток через верхний резистор вы для зарядки кондера УВХ не получите. Емкость параллельно входу добавить можно, но кондер УВХ будет "отхлебывать" из нее, отчего точность измерения может сильно страдать. Разница между полностью заряженным (12.65в) аккумом и сильно разряженным (11.3в) на делителе смасштабируется в половину вольта. Если еще кондер УВХ от этих пол-вольта начнет отхлебывать, то измерять получится нечто сильно приблизительное.

Не 5 тау а 3 и то если разряжен полностью.

\\ Емкость параллельно входу добавить можно, но кондер УВХ будет "отхлебывать"

Так емкость на входе многоболее 14пФ отхлебнет немног, покажется много  - ну емкость увеличить с 200пФ еще можно ;)  да и так точность не пострадает, разве что диапазон сместится.  Пол вольта  это 100 единиц с АЦП - предостаточно для оценки состояния  батареи. Если уж про точность говорить, то термокоррекция куда актуальней. 

Но верну на землю, сразу надо определится с саморазрядом аккума и потреблением ардуины, а потом думать, надо ли "блох ловить".

Не сильно то оно и похоже учитывая что у STM32 низкоомный вход АЦП. Ему и сотни Ом  в источнике многовато. 

Насчёт величины тау можно конечно подискутировать, да смысла нет. А вот насчёт "отхлёбывать" - не согласен. Слишком "мал рот" у конденсатора УВХ по сравнению с "бочкой" которую можно припаралеллить к нижнему резистору.

  Если хочется поточнее измерять напряжение аккумулятора, то можно сместить входное напряжение. Т.е. ставим к плюсу аккумулятора стабилитрон (9,1 В, например), ниже - верхний резистор, ещё ниже - нижний резистор. Естественно, что сопротивления резисторов должны задавать ток через стабилитрон в единицы миллиампер. Но теперь имеем бестолковую токопотерю. Придётся эту Z, Rh, Rl цепочку через оптопару подключать к аккумулятору. А что сделаешь. За более точные измерения надо чем-то платить.

Спасибо за развёрнутые ответы, точность в моём случае особая не нужна, главное аккум ниже 10V не опустить. В плане токопотерь на делителе, то не проблема в принципе вообще, ибо — да, не те токи, ну и ничего не стоит воткнуть полевик или герконовое реле над верхним резистором, и изредка подключаться для измерений.

Может поможете ещё годной идеей — аккум иногда будет подключен к зарядке, хочу чтобы МК знал об окончании процесса зарядки. Заказал измеритель тока ACS712 5A, поставлю в разрыв зарядки, и по переходу тока в «0» МК отреагирует как надо. Вопрос, можно–ли реализовать подобный функционал более удачным способом? Вариант со снятием напруги с последовательного резистора наверно не подойдёт, боюсь за логику зарядного устройства. Пока писал пришла идея использовать сигнал с светодиода зарядки который сигналит о 100%.

Тут наверное соглашусь. Если бочку побольше, а измерения пореже, то, по идее, должно работать и даже обеспечивать какую-то точность.

Обязателно при расчете делителя учтите что аккумулятор заряжается до 14,5 вольт. Я бы сделал делитель 15в(на аккуме)-5в (на входе). кроме того большая точность получается если воспользоваться внутренним источником опорного напряжения. Но тогда максимальное напряжение на вход 1.1в.

Да, спасибо, я и рассчитывал на 15V, ибо мерять будет и во время подключения аккума к зарядке.

На счёт внутреннего опорного мудрить не буду, мне только отследить, чтобы ниже 10.5V± не свалиться особо для здоровья аккумулятора.