Q&A
データシートへのリンクを貼ってください
##やりたいこと
PICマイコンで、電源電圧の監視を行いたいと思います。
##困っていること
回路構成（PIC電源と、A/D監視用電源を同じにしてしまいました。）にミスがあり、
このミスをプログラムで解決できないかと考えています。
データシートのA/D変換の章を読んでいるのですが、
「定電圧リファレンス」を基準にA/D変換できるような記述がありました。
これは、どういうことなのでしょうか。
PIC電源と、A/D監視用電源を同じ電源にしてしまいましたが、
A/Dの基準電圧を、定電圧リファレンスとすると、
この「定電圧」と、A/D監視用電源を比較することで、マイコンの電源電圧を監視できるのでしょうか。
具体的に、現状の回路がどのような配線になっているのか、本来は回路をどのような配線にしようと思ったのかを明らかにしてください。また「A/D監視用電源」とは、どのような意味なのでしょうか？「A/Dの基準電圧」についても説明してください（通常、GNDを基準(０V)としていると思うのですが）。
・PICのデータシート
http://akizukidenshi.com/download/pic16f1823.pdf
・現状の回路
電源: 単3×2個
電源-PICマイコン電源端子
電源を10kΩ-10kΩで分圧し、これをPICマイコンのAD端子へ接続
・現状回路の問題点
上記回路では、電源電圧が低下すると、AD端子の電圧も低下してしまいます。
電源電圧を基準電圧としてA/D変換しているので、電源電圧の監視ができません。
・本来の回路
まだ正解が分かっておりませんが、基板の変更ができないため、
部品レベルでの変更orプログラムによる解決を目指しています。
部品レベルの変更案としては、
10kΩ-10kΩの分圧の部分を、10kΩ-ツェナーダイオードの構成にすれば、
ツェナー電圧を判定電圧にできるかな…と思っていますが、間違えていますでしょうか。
プログラムの変更案としては、
分からず、ここで質問させていただいた次第です。
まずは、PIC16F1823というPICマイコン(以下、マイコンと略します）について確認しましょう。
マニュアルの６ページ(各ページの下のほうに小さな文字で"Page 6"などというようにページ数が書かれています)のFigure 2(図2）にあるように電源(VDD)とグラウンド(VSS)以外の１２本のピンは、様々な用途(モード)に使われます（１４ピンのDIPパッケージのマイコンを想定しています）。
例えば、13番ピンは、RA0/AN0/CPS0/C1IN+/DACOUT/TX(1)/CK(1)/ICSPDAT/ICDDATという
９種類の用途に使われる可能性があるという訳です。
８ページのTable 2、15～17ページのTable 1-3、に各ピンのモードと、入出力する際の信号の種別といった詳細が書かれています。
ADコンバータの入力に使えるのは、RA0～RA7(13,12,11,3,10,9,8,7番ピン)の8本あります。
各ピンのモードの設定は、APFCONと呼ばれるレジスタによって行います。（１８ページから始まるTable 3-8）
ここまで読んでもらうと、「これをPICマイコンのAD端子へ接続」では、どのような配線になっているのか判らないということを理解してもらえると思います。候補が8本もあるのですから。
ちょっと大変だとおもいますが、じっくりとマニュアルを読み込んでください。
配線図を質問に追加してもらえると良いです。
PIC16F1823のA/Dコンバータは10ビットの分解能(1/1024まで判定できる(ほぼ0.1%)）です。
なので、電源を分圧している抵抗には高精度のものをつかってください。誤差1%の抵抗で分圧すると最大2%の分圧誤差が生じますから、A/Dコンバータの出力が20ぐらい狂う可能性があります。誤差0.1%の高精度抵抗を使えば、狂いが２ぐらいに収まります。
マイコンは、1.024V,2.048V または 4.096Vに設定できる定電圧リファレンスを内蔵しています。これをADCのリファレンスに使うことが可能です。
説明不足ですみません。
電源電圧を分圧した電圧は、AN0端子に接続しています。
①「定電圧リファレンス」は、電源電圧が変化しても、1.024V、2.048V、4.098Vの大きさは変化しないのでしょうか？
②定電圧リファレンスを例えば2.048Vに設定したとして、電源電圧を分圧した電圧をAN0端子でAD変換していますが、どのように電源電圧の低下(電源電圧が2.9V以下になったことを検知したい)を検知できるのでしょうか？
回路図を質問に追加してください！
どのように接続されているのか判らない回路について説明する能力が私にはありませんので。
（がんばって、神様か、超能力者を探してください）
回答2件
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ベストアンサー
A/Dの基準電圧を、定電圧リファレンスとすると、
この「定電圧」と、A/D監視用電源を比較することで、マイコンの電源電圧を監視できるのでしょうか。
ちょっと文章の意味がよく分かりませんが、
「定電圧リファレンス」と「A/D監視用電源(電源電圧に比例)」があるとき、
「A/Dの基準電圧を定電圧リファレンスにしてA/D監視用電源の電圧を測る」ことで電源電圧が分かります。
なお、それよりも「A/Dの基準電圧を電源電圧として定電圧リファレンスの電圧を測る」の方が、「A/D監視用電源」を用意する必要がなくて楽です。
電源電圧を求めるには除算が必要になりますが、閾値との大小だけ分かればよいなら計算は不要です。
投稿2019/08/05 12:01
総合スコア3047
回答ありがとうございます。
>なお、それよりも「A/Dの基準電圧>を電源電圧として定電圧リファレン>スの電圧を測る」の方
この方法について教えてください。
例えば、私の現在の回路ですと、
①電源電圧は、単3×2本 3.0V
②AN0ポートで電圧監視している分圧した電圧は、1.5V
①、②共に電池の電圧低下に比例してしまうので、AD変換した値で残電圧を判定しても、同じ電圧(単3×2本)を基準にしているので、判定できません。
今の回路のまま、リファレンス電圧を使用すれば、電源電圧の低下を検知できるのでしょうか？
私の理解が正しければ、仰っている内容は、次の理解で正しいでしょうか？
例えば、リファレンス電圧を、2.048Vに設定した場合、分圧した電圧をAN0ポートで見ているので、AD変換した値は、(1.5V/2.048V)x1023=749
2.048Vが、電源電圧に比例せずに一定であるので、分圧した電圧(AN0ポートで監視している電圧)から電源電圧の判定できる。
> 仰っている内容は
それが「A/Dの基準電圧を定電圧リファレンスにしてA/D監視用電源の電圧を測る」ですね。
「A/Dの基準電圧を電源電圧として定電圧リファレンスの電圧を測る」の方は、
[定電圧リファレンス]/[電源電圧]の値が出ます。
例えば電源電圧3.0Vで1.024Vの定電圧を測ると(1.024V/3.0V)*1024=350
電源電圧が2.5Vに下がると(1.024V/2.5V)*1024=419
電源電圧が2.0Vに下がると(1.024V/2.0V)*1024=524
となります。(なお細かいですが計算式は×1024です。×1023ではありません)
前者
「A/Dの基準電圧を定電圧リファレンスにしてA/D監視用電源の電圧を測る」の設定は、
FVRCON = 0b10000010; //11=4.096; 10=2.048; 01=1.024V
と設定すれば、電源電圧が減少しても、2.048Vは変化しないので、AN0ポートに入力している電源電圧を分圧した電圧(1.5V)を監視することで、電源電圧の低下を検知できると考えています。考え方は合っていますでしょうか？
後者
「A/Dの基準電圧を電源電圧として定電圧リファレンスの電圧を測る」
こちらは、どのようにレジスタを設定すればできるのでしょうか？
この方法だと、AN0ポートに入力している分圧電圧も必要なくなるのですね。
前者、はい、合っています。
後者、ADCの設定レジスタで何を基準に何を測るかの設定があると思います。具体的な設定値までは分かりません。
ありがとうございました。
解決できました。
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そのPICがなにか、の記述がないため、一般的なはなしとなりますが、
そのADの基準電圧源をその定電圧リファレンスなるものに設定すると電源電圧の監視が可能になると思われます。
ましかし、そのADの電圧入力は基準電圧源に合わせて、電源電圧から分圧させないといけません。
データシートをよく読んで、どれだけの分圧が必要かを算出して、回路の修正をしましょう
投稿2019/08/05 05:35
総合スコア88163
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