Как рассчитать нелинейный делитель напряжения на резисторах?

[Shaman]

Вопрос вырос из тем про создание вело фонаря:
АЦП в AVR
UART в AVR
Как засветить светодиоды от AVR через сдвиговый регистр?
и задачи как измерить напряжение на 11,1 вольтовой литиевой сборке которую собираюсь использовать для оного.

Поскольку внутреннее опорное напряжение АЦП в ATmega328 составляет 1.1V Делитель напрашивается сам собой, но линейный делитель дает слишком маленькую дельту измеряемых напряжений, что не позволит сделать уверенный гистерезис между напряжениями включения и выключения.

Благодаря товарищу чату GPT (дабы вспомнить, что товарищ говорил почи год назад)    родил вот такую схему:

Для полностью заряженной батареи график выглядит так:


На макете схема ведёт себя также. Превышением верхнего порога можно пренебречь, во-первых оно будет не долго, а во-вторых, все что выше него на АЦП будет просто 1023.
Поскольку в своей квалификации я не уверен спрашиваю:
1. Эта схема жизнеспособна или она только лабораторная (на посмотреть)?
Эквивалентное сопротивление участка цепи R3-D4, согласно расчетам, меняется от сотен килоом то 4,5 кОм.
2. Я правильно понимаю что это сопротивление чисто виртуальное, ток не выполняет на нём работы с выделением тепла и его невозможно померить прибором, а только посчитать?
3. Токозадающим элементом в цепи с открытым стабилитроном является R2 (исходя из максимального, измеренного, тока потребления в 15 mA это так)?
4. Есть способ посчитать сопротивления R3 исходя из табличных данных? Я подобрал его эмпирически дабы при входном напряжении 11.1V выходное было 1.1V

[Slabovik]

Решение имеет место быть. Однако, с учётом реальных параметров, применяется редко. Например, противоречие: положительный ТКН стабилитрона и отрицательный ТКН контролируемого химического источника тока. Ещё: при росте входного напряжения с некоторого момента будет значительный рост тока. Ну и напоследок естественный разброс параметров стабилитронов: 10% коридор (т.е. плюс-минус полвольта при 10 целевых) - это многовато. Для тиражирования придётся устраивать либо жёсткий кастинг стабилитронам, либо вводить обязательную калибровку при настройке устройства.

С точки зрения точности заманчивее выглядят микромощные компараторы или ОУ. Например, LT1017 с его 20 мкА (0,02 мА) током потребления.

[Shaman]

Пришла микросхемка TPS3847108 для проекта с фонарём. Попробовал и категорически ей не удовлетворён. У неё слишком высокий прог отключения 10.73V, т.е. от не даст элементам разрядиться ниже 3.5 вольт. Но это не так страшно, может для моей схемы большего и не надо, потом проверю. Но у неё другой критический баг. Она включается только на 11.2V и только потом контролирует снижение напряжения. Т.е. если батарея чуть подразряжена схема не включится. Она похоже поразумевает, что батарея подключена всегда. Есть какие-то варианты буста, которые в момент подключения батарей стабильно поднимали напряжение до 11,5, и после включения микросхемы возвращали в норму?

Сам пока нашел только вот такое
https://impulsite.ru/viewtopic.php?p=11188#p11188


Попробовал нарисовать в микрокапе
и вот что получил:

 
R1 имитирует микросхему, Транзистор - выключатель.
Готов к очередному разносу    и подготовил вопросы.
1. -2,7V В точке Out при открытом транзисторе означает, что перепад напряжений между точками V1 и Out в 13,8v будет и на микросхеме?
2. Если да в таком виде схема жизнеспособна или только для лаборатории?
3. Есть ли вообще другие варианты которые бы работали в автоматическом режиме, без привлечения кнопки или микроконтроллера?

[zenon]

Это не баг а фича, причём нужная, правильно TPSка делает, после отключения питания (разрядки) напряжение "подпрыгнет", и если нет гистерезиса будут ненужные попытки вкл-вкл.
Логика у этого супервизора - если напряжение достигло какого-то мин. значения - всё считаем аккумулятор разряженным, на сколько я понял.
Зачем обманывать супервизор? Надо тогда использовать что-то другое, или самомму делать контроль напряжения.

[Shaman]

Это баг только для меня. Просто душит чисто мекантильное желание (жаба). Микросхема не дешевая (https://www.chipdip.ru/product0/8005018128?from=suggest_product) И хотелось бы всё-таки её использовать, а не закинуть на полку и забыть.

Просто хотелось бы, чтоб гистерезис был между 3,2-3,5, вольта на банку. А эта микросхема, как я уже писал выше, подразумевает, что батарея подключена всегда без возможности изъятия. Потому как если отключить батарею при 3,6 вольта на банку при подключении обратно микросхема не запустится т.к. ей надо 3,7. Поправьте меня, но, по-моему, ни одна литиевая батарея не способна выдать бросок до полностью заряженного состояния.
Я уже, честно говоря, подумываю вот эту схему как-то приспособить, но без транзистора. Получиться с TL-ки снимать логический сигнал?


Её когда-то Ahklab на радио коте собирал 

[zenon]

Ну, моё мнение - правильно она работает.
Если хочется кастомизации, то да, за основу можно взять 431-ую с гистерезисом.
В теме про балансир модельки даже делал, правда в Qucs, ну и там вкл-выкл наоборот.
ы. Вот, попадалась на глаза вот такая схема:

↓ спойлер ↓

[свернуть]

Отсюда
https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=662127

[Slabovik]

Интересно они в катод TL-ки генератор-удвоитель засунули. Imho должно работать. В закрытом состоянии TL-ка протекает достатчно мало, однако на маленьких бататеях может стать заметно. Да, обратить внимание, что 555 используется в КМОП-варианте.

Что касается 10,8 вольта, то это нижайший порог для свинцово-кислотных батарей.
Там рядом есть микросхема с порогом 8,5 вольта, но это порог 2,83 вольта на банку, что наверное маловато, хотя допустимо, когда батарея нагружена. Приматывать что-то для подъёма порога - по сути обманывать микросхему. При этом по функционалу сама обманка просто повторит функционал монитора.

Если есть возможность мириться с достаточно чудовищными 0,5 мА минималки у TL431 в открытом состоянии, то можно прикрутить и её.

Вопрос больше в том, как именно питание подаётся на схему. 0,5 мА для схемы, работающей нечасто, потребляющей хотя бы пол-ампера и включающейся "железной" кнопкой, этот ток "ни о чём", но если эти 0,5 мА подключены к батарее постоянно, независимо от того, потребляет ли схема или нет - это совсем другой расклад.

[Slabovik]

В ЧиД есть на 10 вольт https://www.chipdip.ru/product/kr1171sp10
Дорого, блина, и на 3,3 вольта на банку, что imho всё-равно многовато (будет вырубать преждевременно под нагрузкой).

Не, возможно, что надо действительно пересмотреть концепт и уточнить, для чего вкл-выкл делать именно процессором.