レギュレータの電圧で下駄を履かせて電圧を測定

質問

バッテリーの電圧の変化を測定します。
11～14Vの範囲で変化します。
測定可能なのは0～5Vの範囲です。
１．AZ1117で9Vをつくり、それで下駄を履かせるような感じにして、差の電圧を測定するのは妥当でしょうか？
２．他にお勧めの方法をご紹介ください。

回答No.6

mink6137

No,4です。
＞＞差動アンプが必要になります。とおっしゃる根拠は、具体的にどのようなことでしょう？

9Vのげたをはかせているので、9Vからバッテリーの最大14Vまでの範囲で正常に動作するコモンモード
入力電圧仕様の差動アンプが必要です。

計装アンプ（インスツルメンテーションアンプ）はオペアンプの加減算器の構成になっていますので
電源電圧さえ注意すればバッテリー電圧の変化を0～5Vの範囲で測定するのは問題ないでしょう。

回答No.5

noname#252332

分解能は1000だ4000だと簡単に大きくすることが出来ますがこの性能を満たすアナログ回路は簡単ではありません。5Vを1000分割で測るなら1デジットは5mVです。一方5mVとは9Vの0.05%で、ゲタの誤差が2倍に効いてくることになります。AZ1117adjは入力電圧の変動(Line Regulation)で最大0.2%、Adjust Pin Current Changeが最大5μA、Temperature Stability(詳細不明ですが)が平均0.5%とコントロールが難しい誤差要因がありこの部分の誤差は2倍で測定値に現れます。要するにこれは精度を気にしない電源ICです。

　一方、単純に抵抗分圧すれば抵抗器の温度係数は等しい温度でキャンセルされるので測定器の性能通りに測ることが出来ます。デジタルパネルメータなどは入力抵抗が大きくありませんが一定であり抵抗分割を構成させることが出来るので計算方法は取説に書いてあります。

補足

幾度もありがとうございます。
そう読み取れるように質問しなかった私のミスですが、今回、測定器の分解能は大きく出来ません。
今後「簡単に大きくすることが出来る」ようなケースではご指摘の抵抗分圧による方法を検討したいと思います。
一方、AZ1117の変動の件ですが、データシートでは出力電流が10mA-1A変化した場合や入出力間の電位差が1.5-10V変化した場合という極端な条件での値が示されています。今回の場合、出力する電流や電圧はここまで変化しませんので、ご指摘の値より少ないのではないかと思いますがいかかでしょう？
以上のことから、依然として分解脳が３倍になる方法の方がよいのではと思ってしまうのですが、ご意見をいただけると参考になります。

回答No.4

mink6137

コモン電圧9Vの差動電圧を測定するにはそれに対応できる差動アンプが必要になります。
この場合、オペアンプを使った加減算器の出力を使うと簡単にできるでしょう。

補足

調べる過程でインスツルメンテーションアンプのようなものは見かけており、オペアンプの差動増幅回路という仕組みも目には留まっております。
ただ、いまひとつ、そのメリットが飲み込めていないという状況でして…。
＞差動アンプが必要になります。
とおっしゃる根拠は、具体的にどのようなことでしょう？
教えていただけると助かります。
また、参考になるようなサイトなど紹介いただけるとありがたいです。

回答No.3

koujikuu

測定可能範囲０～５Ｖなら、マイコンのA/D変換を利用するのでしょうか？
マイコンをバッテリーと別電源にして、GNDを共通にしなければ下駄方式も可能ですが
バッテリーとマイコンのGNDを共通する場合下駄方式は使えません
まずバッテリーの電圧を抵抗分圧で1/3にして、マイコンでA/D変換の測定範囲０～５Ｖに収めます
そして、マイコンA/D変換に、VREF+ / VREF- 端子があれば、VREF+=5V(VCC) , VREF-=3V の基準電圧を供給することにより、バッテリーの９～１５Ｖを測定する事が出来ます
詳しくは使用するマイコンのデーターシートで確認して下さい

VREF+ VREF- 説明
http://inhistime3.sa-suke.com/PGJ00016.html

お礼

ありがとうございます。
測定器の電源はバッテリーとは別です。
その条件で、下駄方式は可能であると理解させていただきます。
後半のVREFを駆使する方法はとても便利だと思います。
マイコンを使う際には参考にさせていただきます。

回答No.2

noname#252332

電源ICで最低5mA消費してしまいしかも抵抗負荷ではないので不定の誤差になります。R1、R2の電流なんかぜんぶ捨ててしまっています。こんな回路でいいくらいなら最初から10kΩ程度で抵抗分圧だけにしたほうが誤差が小さく測れるでしょう。デジタルテスターもオシロスコープもそんな仕掛けです。

補足

ありがとうございます。
分圧だと電圧の変化が圧縮されて分解能の点で不利になるように思い、下駄を履かせる方法を取りました。
具体的に、両者の誤差の違いはどの程度になるんでしょうか？
本当に分圧の方が誤差が少ないでしょうか？
よろしければ詳しく教えてください。

回答No.1

mdmp2

良い方法だと思います。
下駄の電圧は10V にして、電圧計の読みに10Vを加えるとバッテリ電圧になるようにすると、換算が楽になると思います。
AZ1117 の出力電流をある程度流した方が良いと思います。負荷抵抗を接続する必要はなく、R1と R2 加えた値がおよそ1kΩになるように選定し、およそ10mA電流が流れるようにしたら良いと思います。

補足

早速回答いただき、ありがとうございます。
方法として間違ってはいないようで安心しました。
＞AZ1117 の出力電流をある程度流した方が良い
とのことですが、
1.25V÷R2Ω=0.01A
となるような値の抵抗を使う方がいいということだと思いますが、その理由は何でしょう？
あまり大きな抵抗の組み合わせでは良くないんでしょうか？
よろしければ教えてください。