Arduino: Zmierz napięcie zewnętrzne

Mam „problem” podczas próby pomiaru napięcia zewnętrznego z ogniwa monety. Uprościłem swój obwód, ale w zasadzie mam zegar czasu rzeczywistego DS1307 zasilany przez wyjście Arduino 5v oraz ogniwo monetowe podłączone do vBat, aby utrzymać zegar przy życiu, gdy Arduino jest wyłączony. Moim pomysłem było zmierzenie poziomu baterii za pomocą Arduino poprzez podłączenie jej dodatniego do wejścia analogowego i odczytanie poziomu napięcia. Pomyślałem więc, że ponieważ maksymalne napięcie wynosi 3 V, mogę użyć 3v3 jako AREF i ustawić analogowe odniesienie na zewnętrzne, a następnie odczytać dokładne wyniki. Rezultat jest całkiem fajny, a odczyty z Arduino są takie same, jak odczyt napięcia akumulatora z mojego multimetru. Problem pojawia się, gdy odłączę źródło zasilania od Arduino (połączenie USB). Ku mojemu zaskoczeniu Arduino nie wyłącza się (niektóre diody LED są włączone),

Dlaczego to się dzieje? Jak Arduino pobiera prąd z pinu analogowego? Czy ten mały obwód jest aberracją elektroniczną?

Większość, jeśli nie wszystkie, styki wejściowe w kontrolerach AVR są wewnętrznie chronione przez diody zaciskowe. Diody te zapobiegają, aby napięcie wejściowe mogło być wyższe niż napięcie zasilające.

Dlaczego są tam te wewnętrzne diody:

Ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że gdy szpilka wejście robi wzrost powyżej napięcia zasilania i te diody nie było, chip może działać jako SCR, zatrzask, krótki baterii, a sam układ prawdopodobnie uszkodzone przez nadprądowe / przegrzaniem .

Dlaczego Twój Arduino działa z baterii Spójrz na poniższy schemat połączeń. Kiedy Vcc jest odłączony od normalnego źródła zasilania, istnieje droga od akumulatora, przez D1, do Vcc. Napięcie akumulatora jest wystarczająco wysokie, aby sterownik mógł działać.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Jak to rozwiązać

Rozwiązanie jest proste, dodaj rezystor o wysokiej wartości szeregowo między akumulatorem a wejściem kontrolera. Większość AVR ma określony maksymalny prąd upływu wejściowego (I _IL ) 1μA, więc chcesz się upewnić, że spadek napięcia jest akceptowalny przy tym prądzie, powiedzmy 100kΩ.

Ale strzeż się!

Musisz zdawać sobie sprawę, że sygnał wejściowy może pobierać ten prąd z komórki przycisku i skracać jego żywotność.