A fórmula
Vout = Vin × R2 ÷ (R1 + R2) I = Vin ÷ (R1 + R2)
R1 vai da entrada até a saída, R2 da saída até o terra. Com 12 V, R1 = 47 kΩ e R2 = 10 kΩ, a saída é 12 × 10 ÷ 57 = 2,11 V, e o divisor consome 0,21 mA.
Medir uma bateria com um ADC
Escolha a relação de modo que a tensão máxima da bateria, inclusive durante a carga, fique abaixo do limite do ADC. Uma célula Li-ion de 4,2 V com 100 kΩ e 100 kΩ dá 2,1 V: dentro da faixa em todos os chips abaixo, e só 21 µA de consumo.
| Lida por | max |
|---|---|
| ADC do ESP32 | 2,45 V |
| ADC do ESP32-C3 | 2,5 V |
| ADC do ESP32-S3 | 2,9 V |
| ADC do RP2040 / Pico | 3,1 V |
| Arduino Uno, referência de 5 V | 4,8 V |
Máximo sugerido no pino do ADC. ESP32 e ESP32-C3: faixa do datasheet com atenuação de 11/12 dB. ESP32-S3: faixa medida pela Espressif. RP2040: o ADC lê de 0 V a ADC_AVDD, 3,3 V nominais. ATmega328P: de 0 V a AVCC, com o limite um pouco abaixo de 5 V porque a alimentação USB costuma ficar um pouco baixa.
Valores altos economizam bateria, mas deixam o ADC com uma fonte fraca. Um capacitor de 100 nF do pino do ADC para o terra resolve isso para sinais lentos, como a tensão de uma bateria.
Como escolher os valores
A relação entre os dois resistores define a tensão; a soma deles define a corrente e o quanto a saída é firme. Valores baixos (1–10 kΩ) mantêm a saída estável com uma carga leve, mas consomem miliampères. Valores altos (100 kΩ–1 MΩ) consomem microampères, que é o que você quer com uma bateria. Com resistores de 1%, a saída pode ter um erro de até cerca de 2%.
Para que um divisor não serve
Um divisor não alimenta nada: uma carga na saída fica em paralelo com R2 e derruba a tensão. Para fazer um circuito funcionar com uma tensão menor, use um regulador. Para sinais lógicos lentos, como um TX serial de 5 V para um RX de 3,3 V, um divisor de 1 kΩ e 2 kΩ é um conversor de nível lógico simples e comum.
Perguntas frequentes
Como obter 3,3 V a partir de 5 V com resistores?
Para um sinal, 1 kΩ em cima e 2 kΩ embaixo dão 3,33 V. Para alimentar um circuito de 3,3 V a partir de 5 V, use um regulador: a tensão de um divisor despenca assim que algo puxa corrente.
Quais resistores usar para medir uma bateria de 12 V com um ESP32?
Uma bateria de chumbo-ácido chega a cerca de 14,5 V durante a carga. 68 kΩ e 12 kΩ dão 2,18 V a 14,5 V e mantêm o ADC do ESP32 dentro da faixa até cerca de 16 V. Adicione 100 nF no pino e use um pino do ADC1.
Por que a saída muda quando eu ligo alguma coisa?
A carga fica em paralelo com R2 e reduz o valor dele. Para um erro de cerca de 1%, mantenha a carga pelo menos 100 vezes maior que a impedância de saída do divisor (R1 e R2 em paralelo); 10 vezes dá cerca de 10%. Ou coloque um buffer com amplificador operacional na saída.
Qual é o R1?
R1 é o resistor de cima, entre a entrada e a saída. R2 é o de baixo, entre a saída e o terra. Se você trocar os dois, obtém Vin − Vout em vez de Vout.