Опять начиная чтото собирать, начинаю это изучать, сначало паяю, потом неработает, потом читаю а потом на форум.

Arduno Pro Mini китай, впаяна mega328 купленая в китае отдельно, пишу естественно на нём же, я и его то не знаю толком.

Вопрос 1.
Нужно замерить 35-52в, ниже незачем. А можно ли както минуснуть напругу, типо пустить её через стабилитрон, чтоб скинуть вольт 30, тогда на оставшееся будет шире ADC и больше точность ?

Схему начал с долгих расчётов систем с попугаями и пришёл к тому что при максимальном напряжении ADC должно быть 954, и ещё немножко запас. Под это и начал считать делитель.

По первой схеме всё было красиво, расчёт был на опорное 5в. Нижний резистор пара запаралеленых 10к, верхний 47k+2k7+150. Показывало вроде близко, но постоянно проседало, то вниз провалы, то иногда вверх, тогда и добавил 100н на вход ноги АЦП.
Потом смотря в код вспомнил что опорное там и не говорится, а у самой ардуины на aref видит кондёр, но сама нога даже никуда не выведена.
На тот момент брать опорное с питания уже не думал, оно там 4.9в, т.е. на плате 5в взять негде, а полная схема с 12в будет нескоро.

Не читая описание, включил внутренний источник и получил зашкал, натыкал потенциометром 1.1в и пошёл в гугл, где и оказалось что встроенный такой вот низковольтный.
Начал переделывать делитель под него, получилось посложнее, нижний резистор 1к. Верхний набор 47к+1к2+ впаралель 1к+2к, по расчётам получалось на 3 ома больше и в теории прилепив 390к к 1к2 должно было стать чуть меньше, но по итогу один фиг сопротивление великовато. На этом я забросил эту подстройку и решил повысить опорное.
С этим делителем у меня получилось ну почти близко, ACD ,был 952 и 947, возможно температура повлияла, сам делитбель отмывал, сушил феном. И после резюка на 390к показания почемуто и сползли вниз, хотя по теории должны были поднятся.

Вопрос 2.
Какова термостабильность 1% 0805 резисторов. Термостабильные делители вообще существуют ? Я такого термина не нашёл.
Температура в приборе будет наверно 50-60 летом, а зимой даже не представляю, грелка там хоть и есть, но пока даже корпуса нет.

Вопрос 3.
Какое опорное лучше и чтоб не скакали цифры?
Мне нужно замерять конкретно максимальное оно больше 50в и чтоб оно было точным, ниже это уже условности и там точность сильно не нужна.
Показометр будет работать до сотых вольта 0.01. Шаг получается 0.0535639412997903в, поэтому и хочу выставить это в максимум, а ниже уже пофиг как там будет 0.05в.
Потому и подумал о вычитании напряжения в 1 вопросе.

Вопрос 4.
TL431 выдаёт 2.5в без ничего. Если поднимать напряжение резисторами, от нагрева оно не уплывёт?
Стоит ли вообще его поднимать до 4в или около того?
Как её подключать ? Народ говорит что внутри делитель на 32к, и чтоб не спалить этот самый aref неправильным кодом, надо опорное подключать через 5.1к, тогда получается что tl431 должно выдавать 4.6375в что дофига замудрёно. Формулу подсчёта я пока не нарыл, а калькуляторы уж очень сильно укорачивают после точки, а мне бы эти цифры ещё дальше считать и под номиналы имеющихся резисторов.

Можно. Обычный дифференциальный усилитель с коэфициентом усиления 1. Схема примерно такая

И это наиболее практичный вариант под Вашу задачу.
Вычитаем из измеряемого напряжения 35 и подаём на делитель 1/4. Получаем измерение входного от 35 до 55 вольт.
Делитель необходим, так-как для ATmega328 опорное не может быть выше напряжения питания.
Точность измерения будет порядка 19,5 мВ, что вполне соответствует Вашему ТЗ.

Правда в этом случае необходимо будет ещё и опорное 35 В для ОУ где-то наскребсти ...

PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Онлайн просмотровщик Gerber-файлов от PCBWay + Услуги 3D печати

Я в ОУ не силён, да и на этой схеме вижу 2 входа, куда что непонятно. Измеряемое напряжение относительно общего МК

Организация питания на основе надежных литиевых аккумуляторов EVE и микросхем азиатского производства

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества.

Подробнее>>

Точность тут особо не влияет, это всего лишь показатель, что указанный номинал резистора фактически окажется в пределах 1% погрешности. Про ТКС можно почитать здесь: https://go-radio.ru/tks-rezistora.html
Вообще, идеальная термостабилизация достигается помещением устройства в термос, где нагревается (поскольку охлаждать сложнее) до определенной стабильной температуры.

Вот, например, High Precision Foil Wraparound Surface Mount Chip Resistor with TCR of ± 2 ppm/°C and Load Life Stability of ± 0.01 % (100 ppm)
но цена их очень не понравится, например: https://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.pl/id=900418104

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.

Подробнее>>

В первом приближении будет как-то так:

но, повторюсь: необходимо стабильные 35 В на вход ОУ (иначе, что он вычитать-то будет?)
Ну и питание его тоже откуда-то нужно ... схема усложняется.
Если мерять непосредственно Arduino'ой - только делитель, а под 55 В он нужен 1/11. Точность такого "метра" получится 52,8 мВ (по входному), что в желаемую точность 0,01 В уже ни которым боком ...

если сначала сделать делитель, а потом вычитание - то всё становится проще... питание 5в, вычитаемое напряжение = опора АЦП (нога AREF) на меге 16 так делал - там ОУ прямо в мегу встроены...

Говорила ж мне мама: Учи математику, пригодится ... Не зря ж они всегда сначала умножение / деление делают!
Если поделить входное 1/6 и вычесть 5 В, получим в итоге контроль верхних 25 В (30...55) с погрешностью 24,4 мВ. Что и будет той самой золотой серединкой.

А вариант схемы на таких усилителях почему не рассмотрели?

Мдя... Наворотим кучу крутых ОУ с классной обвязкой, очистим питание и сигнал от помех и потом подадим на говноразведенный AVR, с трудом вытягивающий 10 бит АЦП в нормальной разводке.

По усилителям отдельный вопрос. Что закупить за всего и сразу ?
Крутые ОУ по 50р за штуку и выше мне безтолку, я их готовить не умею и скорее всего или спалю или просто выкину как не рабочий не доказав что он был рабочим. Да и в этой поделке ужасные климатические условия так что не будет тут точность, жара, мороз, тряска, влажность, рядом впритык мощные DC-DC, куда мне такую точность.

Из ширпотреба знаю LM358 он же LM2904 чтоб в холодже работало.
И LM324 он же вероятно LM2902. Почему встречается то одно то другое не понял чем они отличаются и какие лучше.
На сколько понял не один не даёт на выходе напряжение равное питанию.
Ну и по одноканальным ОУ тоже инфы нет, а то не помешало бы чтото компактное где не надо несколько.


Допустим схема вычитателя есть тут, и как узнать какие номиналы подставлять? Резюк с выхода какой ставить, а так понял там сопротивление большущее обычно.
---

Ещё вариант, что если просто поставить стабилитрон вроде 431 с расчётам эдак на 27в которые и отнимать. Да и меньше 100ADC на мегах пишут лучше не замерять.
431 сможет работать в таком режиме, где ток зависит от напряжения через него, хотя он же стабильный вроде как (вот с ен12 мне не везло пока). Точность там не нужна, 0.02в от 0.08в отличит и ладно. (Линейность как я понял вообще особо не несёт смысла, 0.1в и на каждом вольте хорошо, один фиг надо корректировать по графику. Хотя вспомнил что наверно точное напряжение как раз и нужно для других замеров)

--
В случае выбора МК посмотрел на всякие, кроме 328 и 644 код не влезет не во что за похожую цену, там библиотека экрана ST7920_128X64 1.7кб ОЗУ сжирает.
К меге16 присматривался, валяется без дела и портов там побольше, но уже запаяна промини её и бороть.

В процессе решения уравнения тоже встрял на паре вариантов, в примерах всякое предлагалось
max/1024*adc
adc*max/1024
остановился на последней, меньше после запятой, точнее будет.

Я бы сделал так:

Спойлер

настроил бы опору 1,1 В (мега 328 это умеет) опору 1,1в (та, что изображена батарейкой на соответствующее напряжение) взял бы с конденсатора с ноги AEEF... для не сильно точного показометра сгодится... входное измеряет от 28 до 56в на выходе при этом 0-1,1в
ПС: в архиве протеусовый проект для побаловаться.

Остановился на таком варианте. Опорное 4в, и обычный делитель.
Точность прыгает 0.1-0.15в, adc завышено иногда на 3, иногда меньше, непонятно. Дальнейшие настройки с такой точностью особо смысла не имеют, помехи пролезают, может флюс, он у меня с копотью



Надо поискать какойто ОУ и попробовать эту схемку. Но сначало хотелось бы сунуть в морозилку что есть и посмотреть что будет, хотябы с опорным.

Если нужно измерять отклонение, а именно это в данном случае и требуется (43.5В +-8.5В), то лучше использовать полумостовую или мостовую схемы. И оцифровывать именно отклонение между напряжениями, а не их значения. Я в своё использовал ADuC845, у которого "на борту" сигма-дельта АЦП с дифференциальным входом, поэтому получилось простое и красивое решение. Если использовать AVR, то понадобиться диффусилитель. Исходная схема, в которой нужно измерять напряжение, не показана, поэтому, возможно, понадобится сделать АЦП с плавающей "землёй".

"какой-то" ОУ не пойдёт, нужно, чтобы он умел дожимать выход до 0, можно конечно взять любой и притянуть выход к минусу резистором, но тогда повысится потребление... можно запитать ОУ 2хполярным напряжением, но тогда усложняется схема питания... поэтому проще найти правильный ОУ.
______________
пару слов о разрешающей способности АЦП: в АВР установлены 10бит АЦП, это значит что на весь диапазон они имеют 1024 отсчета...
чтобы получить разрешение в 0,01в отсчет должен иметь вес не более 0,01в, размах всей шкалы будет при этом не более 10,24в у тебя-же размах 52-35=17в, это значит, что без дополнительных ухищрений нужную точность не получить.
но можно разбить диапазон на 2 поддиапазона (не обязательно одинаковых) и измерять их по отдельности (это может быть усилитель с перестраиваемыми коэффициентами или 2 независимых усилителя).
например можно диапазоны распределить так 1й - 34-44 в, 2й - 43-53 в (сделать независимые усилители на 2х половинках одной микросхемы, а переключаться между диапазонами выбором входа АЦП).
П.С.1: к сожалению точность будет хуже 0,1в, связано это и с погрешностями самого АЦП...
П.С.2: удобно подбирать шаг АЦП под ровную величину (а подстройки производить в аналоговой части) при этом сильно упрощаются вычисления, производимые контроллером.
П.С.3: бояться того, что напряжение на входе станет выше диапазона не надо - вход мк выдерживает напряжение до питающего, а ОУ больше питающего дать не сможет.
______________
О настройке усилителя:
1) на вход подаётся максимальное для диапазона входное напряжение (при этом выход д.с. равным напряжению AREF и делитель опорного напряжения перестанет оказывать влияние на результат), коррекцией входного делителя (в верхнее плечо удобно добавить подстроечник) добиваемся соответствия выходного напряжения напряжению опоры.
2) на вход подается известное напряжение меньше максимального (не обязательно напряжение начала диапазона) и подстройкой опорного делителя добиваемся требуемого выходного напряжения (оно предварительно вычисляется).
П.С.: теоретический расчет делителей удобно делать в этой же последовательности.
__________________
74LS00, интересный у тебя способ стабилизации напряжения... резистором... (правая часть картинки...)

То бишь, Rail-to-rail

да, Rail-to-rail по выходу и можно только к минусовой "рельсе"... (LM358 и подходящий и недефицитный и не дорогой...)

Добавлено after 13 minutes 33 seconds:
если нужно для холода, то из той-же серии LM158 (Operating Temperature Range −55°C to +125°C).

74LS00
недорогие ОУ
tlc272 райл по входу выход 0 - VCC-1.5 на али дешевые
MCP601 полный райл
Но в данной схеме главное АЦП .оу как бы и не нужен
Ацп MCP3201С (самые дешевые с али) Дергается только последний разряд !
при том что тот же 12 бит stm32 шумит +-7 иногда с выбросами посаженный на то же питание на тот же вход (фактичекски пар-но)
по питанию немерянно керамики и питание с лития через стаб лоу дроп

" идеальный" вольтметр мучаю .никак не доведу до конца
смысл вольтметра такой
меряем 4096 раз выводим на экран мин -сред- макс
задача -на батарейке чтобы все три значения одинаковы
ожидаемая чуствительность к шумам 1-2мВ
Обычные мультиметры двойного интегриования короткие просадки не видят (видит осцилл но он 8 бит )
а тут удобное средство проверки шин питания и наличия обмена


смд резисторы тензочувствительны особенно высокоомные.. на дифф усилителях с Ку >100 если гнуть плату уход ужасный
(лучше выводные и приподнятые)

Rail-to-rail LMV358.
высоковольтное измерение напряжения с помощью ОУ, правда переменное, со схемой и исходниками можно подсмотреть у Чена
http://elm-chan.org/works/heco/report_e.html

у авр (возможно китайчатина) такая-же фигня...