Voltaje descendente lineal [duplicado]

Puede usar un simple divisor de resistencia para escalar el 0..13 V hasta 0..5 V

\$V_{out}=\dfrac{R_2}{R_1+R_2}\cdotV_{in}\$

demodoquepara\$R_1\$=16kΩy\$R_2\$=10kΩobtienes0..5Voutpara0..13Vin.

Esaeslasoluciónmássimple,peromapeará10..13Va3.85..5Venlugardea0..5V.Lapreguntaes:¿realmentenecesitaelrangocompletodeADC?UnADCde10bitsleproporcionaunaresoluciónde13mVparaunrangodeentradade13V.¿Deverdadquieressaberelvoltajedelabateríaconunaprecisiónde3mV?

Detodosmodos,sideseautilizarelrangocompletodelADC,lasoluciónesunamplificadordediferencia,querestaundesplazamientode10Vdelatensióndeentrada:

si \ $ R_1 = R_2 \ $ y \ $ R_f = R_g \ $ entonces

\ $ V_ {out} = \ dfrac {R_f} {R_1} \ cdot (V_2 -V_1) \ $

Usted aplica un voltaje de referencia de 10 V a \ $ V_1 \ $ y conecta la batería a \ $ V_2 \ $. Seleccione 25 kΩ para \ $ R_f \ $ y \ $ R_g \ $, y 15 kΩ para \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $, y obtendrá 0..5 V de salida por 10..13 V de entrada .

Para utilizar el rango completo hasta 0 V fuera, necesitará una pantalla RRIO (E / S de riel a riel)

Nota:
No puede utilizar la solución de optoacoplador de la pregunta a la que me refiero en aquí , ya que solo es digital. Satura la salida si el voltaje de entrada está presente, y de ninguna manera es lineal. Si desea que la entrada esté aislada de la salida, puede usar un optoacoplador lineal , como el IL300 al que me refiero en esta respuesta .

Si su requerimiento se pudiera relajar un poco, traducir la lectura de ADC de rango completo a 9-13 voltios en lugar de 10-13, donde sabe que su batería no cae por debajo de 10V, esto funcionaría mejor: el rango de ADC a continuación 10V no se utiliza, pero la diferencia de amplitud sugerida por @stevenvh funcionaría de manera confiable hasta la línea de 10 voltios.

Se podría usar un IC de referencia de voltaje o una combinación de dispositivos zen para la referencia de 9v (o 9.5v si insiste), ya que una referencia de 10V alimentada por la batería probablemente se volverá inestable o fallará cuando el riel de alimentación alcance 10v. / p>

De forma similar, podría ser prudente permitir un rango ligeramente superior a 13 voltios (asignado a 0-5 V para el ADC): durante la carga o los cambios de temperatura, la batería podría alcanzar un voltaje mayor que su número nominal superior.

¿Necesita una resolución de 10 bits o una precisión de 10 bits?

Para obtener una precisión de 10 bits, la caída de 10 V debe ser > > 0.1% de precisión, lo cual es difícil de lograr. Los resistores de 0,1% no son tan difíciles de obtener, pero una vez que calcule la precisión de un TL431 o los diversos errores de un amplificador operacional (y la referencia de 10 V) en la ecuación, probablemente terminará con un 1% en lugar de un 0,1%. Y no olvide que probablemente esté midiendo con su suministro de 5 V como referencia, que es probablemente un 7805 que solo tiene un 5% de precisión.

Si OTOH solo necesita una resolución de 10 bits, se puede usar un zener 'programable' TL431 para restar 10V de su entrada. O vaya con el verano opamp de steven, pero para eso necesitará una referencia estable de 10V.