Quello che suggerisci è possibile, ma devi essere consapevole di alcuni gotchas. Il problema maggiore è che il transistor non distorce la misurazione. Non hai fornito requisiti di precisione, ma supponiamo che sia un A / D a 10 bit e non desideri che il transistor aggiunga più di 1 conteggio di errori. Sulla scala 3,3 V, un conteggio di un 10 bit A / D è 3,2 mV. Con i due resistori uguali, il transistor non può quindi cadere più di 6,5 mV. Ciò esclude completamente un transistor bipolare.
FET del canale AP può farlo. Ancora una volta, se si desidera che il transistor non aggiunga più dello 0,1% di errore, deve essere inferiore a 200 mΩ quando i due resistori sono uguali e metà nel peggiore dei casi.
È possibile trovare FET del canale P da 100 mΩ, ma i FET del canale N sono più abbondanti e hanno caratteristiche migliori, specialmente a queste basse tensioni. Vorrei invece utilizzare un interruttore lato basso canale N:
IRLML2502 è garantito a 80 mΩ max a soli 2,5 V gate drive, quindi aggiungerà pochissimo errore. Se è richiesto un errore molto più basso, è possibile misurare la parte inferiore di R2 oltre al partitore di tensione e quindi la caduta attraverso l'interruttore può essere contabilizzata nel firmware.
Inserito il:
Ora hai cambiato la domanda dicendo che stai davvero usando un circuito a ponte. Ciò ha senso quando la misurazione deve essere visualizzata con un movimento del misuratore analogico, ma non è necessaria quando si utilizza un moderno microcontrollore. Con un normale microcontrollore A / D hai già un ponte poiché il risultato A / D è raziometrico rispetto all'intervallo di alimentazione. In effetti, l'altro lato del ponte è incorporato nel micro. L'uso di un altro bridge esterno e un secondo ingresso A / D aggiungerà solo errore. Se stai bene con una precisione della tensione dell'1% che esce dal divisore, usa semplicemente il circuito sopra.
Alcuni microcontrollori hanno una linea di riferimento di tensione A / D negativa separata. Questo si chiama Vref-on Microchip PIC line, per esempio. Potresti guidare Vref- dalla parte inferiore di R2 per ignorare la tensione attraverso Q1. Tuttavia, controllare l'intervallo valido del Vref-pin. Questo potrebbe non essere consentito per andare fino a Vdd. Questo è in realtà un caso in cui potresti essere in grado di utilizzare la valutazione massima assoluta invece dei valori operativi. Quando il circuito del sensore è spento, ti importa solo che l'A / D non sia danneggiato, non che funzioni correttamente. Ovviamente se stai usando l'A / D per altre cose questo schema non funzionerà.
Altro sui ponti:
È stato suggerito che un circuito "a ponte" è migliore in questo caso e annullerebbe qualsiasi tensione caduta da Q1 nel circuito sopra. Questo non è il caso, almeno non con la mia interpretazione del circuito "bridge". Ecco come penso che il bridge debba essere collegato:
R1 è il sensore di resistenza variabile che viene misurato. R2, R3 e R4 sono resistori fissi con valori noti. SW1 è l'interruttore utilizzato per spegnere questo circuito quando non viene utilizzato per risparmiare energia. Quando viene eseguita una misurazione, SW1 viene chiuso. In questo schema, si presume che SW1 sia un interruttore perfetto con R5 mostrato separatamente per rappresentare la sua resistenza.
Il punto di un circuito a ponte è fornire una tensione differenziale tra V1 e V2. Ciò era utile nei vecchi misuratori analogici quando il misuratore richiedeva una corrente significativa e poteva essere collegato direttamente tra V1 e V2. Si noti che la tensione V1-V2 è ancora proporzionale a Vdd. Questo circuito noindipendente da Vdd, e quindi non indipendente dall'errore apparente nella tensione di alimentazione causato dalla corrente attraverso R5. I circuiti bridge sono indipendenti da Vdd in un solo caso, ovvero quando V1-V2 è zero. Ecco perché i vecchi misuratori analogici che utilizzavano i circuiti a ponte li combinavano con una variabile calibrata di precisione R3. Non useresti la misura di V1-V2 visualizzata sul misuratore come misura diretta, ma piuttosto come feedback sull'impostazione di R3 in modo tale che V1-V2 fosse zero. In quel caso singolare, allora Vdd non ha importanza, né l'impedenza del misuratore tra V1 e V2.
Quello che abbiamo qui oggi con gli ingressi A / D del microcontrollore è un caso totalmente diverso. Questi A / D non sono impostati per la misurazione differenziale e non abbiamo comunque un modo calibrato affidabile di variare R3. Tuttavia, possiamo effettuare misurazioni di tensione abbastanza accurate realtive alla gamma da GND a Vdd .
Se R5 fosse 0, allora la tensione su V1 avrebbe un rapporto di Vdd dipendente solo da R1. Poiché sia il circuito del sensore sia l'A / D nel microcontrollore producono e misurano la tensione relativa alla gamma da GND a Vdd, il valore esatto di quella gamma si annulla.
L'unico problema è quando R5 è diverso da zero e sconosciuto su un certo intervallo. Ciò aggiunge un errore sconosciuto a V1 anche quando è considerato relativo all'intervallo Vdd. In effetti il sensore sta producendo una tensione una frazione fissa della gamma da Vlow a Vdd, mentre il micro la sta misurando come una frazione fissa di GND a Vdd. Il modo più semplice per gestirlo è garantire che Vlow sia una frazione sufficientemente piccola di Vdd in modo che questo errore possa essere ignorato.
Il suggerimento di utilizzare un circuito a ponte è apparentemente in modo che la misurazione di V1 e V2 consenta di eliminare questo errore. Se R3 e R4 sono ben noti, allora V2 è una funzione diretta di Vlow, ma attenuata dal divisore R4, R3. Con alta precisione, è stato possibile misurare V2, inferire Vlow e utilizzare il risultato per correggere la lettura di V1. Tuttavia, non vi è alcun vantaggio sul divisore R4, R3. Se è necessario correggere Vlow, è meglio misurarlo direttamente. In nessun caso la misurazione di V2 è migliore della misurazione diretta di Vlow . Poiché stiamo meglio misurando Vlow e quindi non abbiamo bisogno di V2, non ha senso produrre V2. R3 e R4 possono quindi essere eliminati, senza lasciare nulla che possa essere chiamato un circuito "bridge".
