Pont diviseur avec 3 R en parallèle vers ADC

[Seb.26]

Bonjour,
j'ai un switch à 3 positions que je souhaite utiliser pour moduler une tension afin de n'utiliser qu'une pin ADC de mon uCPU au lieu de 3 GPIO.

L'idée est donc d'avoir un pont diviseur avec la partie "haute" qui est une R fixe sur le +3.3v et la partie basse est une R fixe + 3 R connectées via des switch.

Comment optimiser mes R pour que la plage de tension en entrée de mon ADC soit la plus large possible ?

Schéma :

Je ne sais pas trop quelle stratégie adoptée ... j'avais pensé à 1k / 2k / 4k, mais comme c'est en parallèle, c'est pas top ...

Merci.
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[Piefra]

Bjr

0 a moins de 3,3v sera la plage max quelque soit la conf ,
C’est quoi l’interet ?

En general quand on met pont diviseur sur un adc c’est pour adapter une tension trop elevee a l’adc max

L’entree du pont est alors reliee a la source de tension a mesurer et pas a une fixe

Cdlt

[antek]

C'est pour quoi faire ? Pour fournir la tension de référence ADC ?
Avec une tension d'alim et un diviseur ce ne sera pas très exact;

[Forhorse]

ça dépend surtout si les 3 switchs peuvent être utilisé en même temps ou pas.
Si oui il faut trouver des valeurs qui permettent de différencier toutes les combinaisons possibles.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Seb.26]

En fait c'est pour configurer des options dans le soft, je n'avais plus qu'une seule entrée de libre et pas 3, l'idée c'est de retrouver la valeur des 3 switchs comme si j'avais 3 pins de gpio ....

[Pascal071]

bonjour

une solution ici:
le 1er switch est prioritaire sur les suivants.
https://granddiego.blogspot.com/2015...le-entree.html

autre solution, 8 combinaisons de switchs et 8 niveaux possibles de 0 à 4,4v (env)
c'est un réseau R2R, niveau de sortie fonction du code binaire en entrée:
le DAC du pauvre..

[Pascal071]

la version précédente en 3,3v donne des échelons d'env. 410mV

autre version, si l'ADC sait mesurer 50mV
ça devrait aller, en 8bits ça fait 13mV / pas

[paulfjujo]

bonjour,

bien vu !
si en plus le MCU utilisé permet l'usage de "Vref interne" 2,048V
pour la gamme de mesure de l'ADC

[Seb.26]

Bonjour, merci pour vos msg.

J'ai déjà validé le pcb, et c'est dommage car en effet c'était plus malin de mettre la R fixe sur le GND !

Mais je note l'idée de changer le Bref de l'ADC, c'est un tiny44.

Je dois utiliser le schéma que j'ai posté...

[Seb.26]

D'après la datasheet, je peux sélectionner un Vref interne de 1.1v... soit mon Vcc / 3

Je vais essayer de faire un tableau excel

[jiherve]

Bonjour
Cette solution est assez souvent utilisée mais par expérience il faut conserver un mode ratiométrique strict entre VREF et l'entrée de l'ADC afin d’éviter toute surprises lies à la température ou à la tension d'alim si celle ci provient de piles ou d'accus.
Se limiter à moins de 16 "commandes" ; j'utilise soit des potentiomètres soit des rotacteurs xx position on obtient des montage propres tant en fonctionnement qu'en esthétique.
JR

[Seb.26]

Sauf erreur de ma part et après quelques tâtonnements, j'arrive à cette solution qui me semble ok :



Avec un delta mini de 40 (472 -> 512) sur mon ADC 10b.

Vous validez ?

[Antoane]

Bonjour,

Mon réflexe aurait été de laisser R11 en circuit ouvert, et d'utiliser la pleine échelle de l'ADC. En plus des considérations de JR, ca limite l'impact du bruit (celui en volts, pas celui en LSB).

40mV, c'est ~ 1.2% de Vcc. Il suffit d'un chouilla de changement sur le Vcc pour faire basculer le circuit. Sans parler de la précision initiale (3 résistances 1 % + la référence interne + le Vcc).
S'il y avait de la place pour un peu de programme, on prendrait des seuils adaptatifs

[Seb.26]

J'ai le droit de ne pas mettre R11 ?
--> je vais refaire mes calculs sans R11 alors
Merci

NB: côté prog, je vais faire une suite de if( val>xxx et val<yyy )
Avec xxx et yyy qui seront autour de la valeur théorique de chaque position.

[Seb.26]

Si je ne câble plus R11, j'ai 3.3v sur mon ADC avec un Vref à 1.1, ce n'est pas un problème ?

[Antoane]

Le but, ou du moins un avantage de retirer R11 est qu'on utilise un système entièrement ratiométrique, avec Vref = Vcc, rather than Vref = 1,1V.

Avec les valeurs données en #12, une augmentation de 1% du 3,3 V (qui affectera de manière négligeable le Vref=1,1V interne), par exemple du fait de la température, ou de variations du courant de sortie du régulateur, elc, se traduit par une augmentation de 1% de l'état 111 (seuil 0,507 V ; ADC=472), qui passe à ~ 558 mV. L'état 111 se rapproche donc fortement du 110, et sera lu comme tel...

Avec une approche entièrement ratiométrique, le problème ne se pose plus car les seuils bougent avec Vcc.

[Seb.26]

Ok, je vais vous suivre alors... Et je vais aller chercher ce que 'ratiometrique' veut dire, ça fait 2 fois que je me dis que je comprends rien...
Merci.
--> je retire R11 de l'équation.

[Antoane]

Les tensions n'entrent pas en jeu dans les équations, seules les ratios de résistances importent.

Si tu utilises la Vref interne et supposant que R11 est deconnectée, le MCU va basculer lorsque l'équation Vcc*R10/(R10+R6) = Vref * a, avec a un coefficient codé en dur dans le soft. Cette equation dépend de nombreux paramètres, et en particulier de Vref (a priori stable et précise -- encore que... cf la datasheet du MCU) et de Vcc (peu précise).

Sans Vref interne et supposant que R11 est deconnectée, le MCU va basculer lorsque l'équation Vcc*R10/(R10+R6) = Vcc * b, soit R6/R10 = 1/b-1, avec b un coefficient codé en dur dans le soft. Cette equation ne dépend que du ratio entre les résistances. On peut en plus escompter que leurs variations (temperature, vieillissment) se compenseront d'une certaine manière, assurant robustesse au montage.

[jiherve]

bonsoir,
on notera avec intérêt que la Ref 1.1V n'est pas accessible extérieurement,je dis çà je ne dit rien voir #11!
JR

[Seb.26]

oui, je crois comprendre la partie "ratiométrique" = qui suit un ratio on pourrait traduire par "proportionnalité" en Français

Donc en effet c'est plus malin de rester sur VRef = Vcc, je comprends.

J'ai refais mes petits calculs et j'arrive à un delta mini (en sortie de l'ADC 10b) de +38, soit +/- 19 autour de chaque "valeur" théorique, ça me semble jouable (les deltas augmentent après : 38 44 58 71 100 132 209 )

[Seb.26]

Ci-dessous les mesures "dans la vraie vie" de mes 9 cartes :



Et si cela peut servir, le code associé (Arduino ATtiny44)

#define PIN_SWITCH PIN_PA3
uint32_t timer1s_last ;

uint8_t SWITCH_from_ADC(int adc);

void setup()
{
...
  pinMode(PIN_SWITCH , INPUT);
...
}

void loop()
{
  // Manage 1s timer
  if( millis()-timer1s_last>1000 )
  {
    timer1s_last = millis();
    //
    print(F("\r\n > SWITCH="));
    print(SWITCH_from_ADC(analogRead(PIN_SWITCH)));
  }
}

#define CHECK_ADC(a,v,d) ((a>(v-d))&&(a<(v+d)))
// a=adc value, v=theorical value, d=delta +/-
// 1023 512 682 409 814 453 582 371
uint8_t SWITCH_from_ADC(int adc)
{
    if( CHECK_ADC(adc,1023,19) )
      return 0;
    else if( CHECK_ADC(adc,512,19) )
      return 1;
    else if( CHECK_ADC(adc,682,19) )
      return 2;
    else if( CHECK_ADC(adc,409,19) )
      return 3;
    else if( CHECK_ADC(adc,814,19) )
      return 4;
    else if( CHECK_ADC(adc,453,19) )
      return 5;
    else if( CHECK_ADC(adc,582,19) )
      return 6;
    else if( CHECK_ADC(adc,371,19) )
      return 7;
    else
      return 3; // default
}

Merci pour vos lumières

--- RESOLU ---

[Antoane]

Bonjour,

pour le plaisir, j'ai fait un petit script cherchant quel valeurs de résistance R6, R8, R9 et R10 permet de maximiser la distance (en volts) entre les deux seuils les plus proches.
Je trouve que l'optimal est : R8/R6 = 1,315, R9/R6 = 1,746, R8/R6 = 2,903
Avec ca, la distance minimale entre deux seuils est de 153 mV.
Avec la matrice:

    SW(R8)    SW(R9)   SW(R10)   Vout (V)
         0         0         0    3.2967
         0         0    1.0000    2.6400
         0    1.0000         0    2.2000
         0    1.0000    1.0000    1.8857
    1.0000         0         0    1.6500
    1.0000         0    1.0000    1.4667
    1.0000    1.0000         0    1.3200
    1.0000    1.0000    1.0000    1.2000

Au passage, si Vref était paramétrable en externe on pourrait vouloir lui donner une valeur proche de 2,7 V, puisque toute la plage 2.64 - 3,3V est dédiée à l'état 001

Ça me paraît correct, mais il est possible qu'il y ait une erreur.

Avec R8/R6 = 1, R9/R6 = 2, R8/R6 = 4, la distance minimale entre deux seuils est de 120 mV.

[jiherve]

Bonjour,
si cela fonctionne tant mieux, la prochaine fois utilise un commutateur rotatif c'est achtement plus simple!
JR

[Pascal071]

bonjour

le rotacteur a l'inconvénient de passer par toutes les valeurs en cours de rotation, difficile à gérer.
l'intérêt pour Seb.26 est de pouvoir appuyer sur plusieurs switches..
la solution R2R est plus gourmande en résistances, mais les échelons sont identiques

[jiherve]

re
non comme il semble utiliser un "piano" c'est même plus facile à gérer car il n'y a qu'un seul actuateur à manipuler et suivant le nombre de positions c'est soit du BCD donc effectivement un réseau R2R ou bêtement un pont diviseur .
JR

[Seb.26]

zut, j'avais pas précisé en effet et le terme switch peut prêter à confusion, dans mon cas ce sont des switch comme ça :

ils sont très peu manipulés, c'est pour paramétrer une tempo d'activation d'un relais ...

[Seb.26]

Bonjour,

pour le plaisir, j'ai fait un petit script cherchant quel valeurs de résistance R6, R8, R9 et R10 permet de maximiser la distance (en volts) entre les deux seuils les plus proches.
Je trouve que l'optimal est : R8/R6 = 1,315, R9/R6 = 1,746, R8/R6 = 2,903
Pièce jointe 513331

j'avais pensé à faire un truc dans ce genre mais je me suis dit que c'était un peu abusé, content de voir que tu as passé le cap, merci bien.

Quand je regarde la dispersion que j'ai, je me dit que ça marcherait aussi très bien avec plus de bits ...

D'ailleurs, je suis un peu bluffé par le peu de variation que j'ai dans mes mesures ... est-ce lié au "ratiométrique" justement ?
( car les parasites de mon Vcc parasitent de la même façon Vref et mon signal en entrée de l'ADC ?)

[jiherve]

bonsoir,
là tu aurais pu choisir un codage BCD donc avec un R2R et donc avoir 16 niveaux, après c'est casse gueule même en ratiométrique.
coder une commande n'est pas coder une valeur analogique lambda il faut être vraiment robuste.
JR