太陽光パネル出力電圧（開放）をマイコンで測定したい

Question

太陽光パネル出力（15V/40W程度）をマイコン（入力範囲５V）で測定したいと思うのですが、DCDCコンバータの降圧で測定可能でしょうか？詳しい方いらっしゃいましたら教えていただけると助かります。
DCDCコンバータでできそうな場合、型番等もご存じでしたら紹介ください。

Accepted Answer

Vrは保護ダイオードのスペックで、逆方向耐圧です。
通常の動作的には、5Vのマイコン電源電源分の耐圧があれば充分なのですが、何らかの異常動作した場合も考慮して、太陽光パネルの出力電圧以上と書きました。

あと、マイコン内にも保護ダイオードは内蔵されています。
ただ、マイコン内蔵の保護ダイオードは、非常に電流容量が小さく、基本的には一瞬のサージなどから保護するものとなっているので、今回の回路でマイコン電源を入れずに太陽光パネルを動作させた時のように、ある程度の長時間の過電圧によって内蔵保護ダイオードに電流が流れつづける状況になると、内蔵保護ダイオード自体を壊してしまって、さらにマイコン内部回路も壊してしまう可能性があります。
（まあ、すぐには壊れませんが）
そこで、内蔵の保護ダイオードよりも順方向電圧の低いショットキーバリアダイオードを外付けすることで、マイコン内蔵保護ダイオードに電流が流れつづけるのを防ぎます。

Answer

手書きですが、回路図を添付しました。
R1とR2で分圧しますので、分圧値が5V以下になるように設定します。

R1＝27kΩ
R2＝10kΩ

これで、4V程度になりますが、太陽光パネルの最大電圧がもっと高い電圧になる可能性があれば、抵抗値を調整して5V以下になるようにして下さい。

R3は100Ω程度ですが適当な値でいいです。
マイコンはハイインピーダンス入力ですので、R3にはほとんど電流は流れず、R3での電圧降下はありません。

D1, D2が保護ダイオードです。
ここにはVfの小さいショットキーバリアダイオードを使います。
ダイオードは、アキシャルリード部品だとBAT43相当品がいいです｡
面実装部品でもいいのであれば、BAT54STを使えばD1とD2をワンパッケージに出来ます。
選定基準としては、
・Vrが太陽光パネルの出力電圧より大きいこと｡
・Ifが、(太陽光パネルの最大出力電圧)／(R1+R3)より大きいこと｡
・Vfがなるべく小さいこと

分圧した入力電圧が、マイコンのVcc-GNDの電圧範囲内になっている時は、D1, D2には電圧は流れず、分圧電圧がそのままマイコンに入力されます｡

マイコン電源がOFFで太陽光パネルの電源は生きている時など、分圧された入力電圧がVccの電圧より高くなると、D1に電流が流れてマイコン端子に電圧がかかるのを防ぎます｡

D2は無くてもいいのですが、太陽光パネル部分が何らかの理由でマイナス電圧になった場合に、マイコン端子にマイナス電圧がかかるのを防ぎます｡

Answer

マイコンの分解能しだいですかね。８ビットADCだと0.1V程度の分解能になるのでちょっと荒いので10か12ビット分解能は欲しいかも。

こういう電力測定ICを使った基板を使うと電圧と電流を同時に測って電力計算も簡単にできますよ。
https://www.amazon.co.jp/dp/B085N1Z3MM

Answer

抵抗分圧でいいんですけど、マイコンに電源が入っていない時に、アナログ入力端子に外部から電圧がかかると、最悪の場合マイコンを壊す可能性がある。
だから、入力端子に保護ダイオードを入れた方がいい。

今はちょっと無理なんですけど、締め切るのを今日の夜中ぐらいまで待ってもらえたら、簡単に回路図書いて添付します。

Answer

単なる抵抗分圧でいいと思います。
コンバータだったら入力電圧にかかわらず安定した出力にしちゃうからわからないですよ。

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