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Forum: Mikrocontroller und Elektronik Spannung skalieren: 0.1x, 1x und 10x

Autor: Maxim (Gast)
Datum: 12.07.2008 17:50
Dateianhang: Spannungsteiler.png (1,6 KB, 242 Downloads)
preview image for Spannungsteiler.png

Diese Schaltung soll die Eingangsspannung je nach gesetztem Jumper
entweder durch zehn teilen, unverändert lassen oder mit zehn
multiplizieren. Kann das so funktionieren?
Autor: Paul Baumann (Gast)
Datum: 12.07.2008 17:55

Ich denke schon, daß das so funktioniert.

MfG Paul
Autor: Benedikt K. (benedikt)
Datum: 12.07.2008 18:09

Die Schaltung setzt aber vorraus, dass die Impedanz der Quelle 0 Ohm
ist. IC1B ist aber falsch. Da kommt Mist hinten raus.
Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum: 12.07.2008 18:10

Der IC1B sollte lieber davor
Autor: Paul Baumann (Gast)
Datum: 12.07.2008 20:34

Ach so, verbinde den invertierenden Eingang von IC1B mit seinem Ausgang
und nimm den nichtinvertierenden als Eingang.

Schusselig
Paul
Autor: Stefan Salewski (Gast)
Datum: 12.07.2008 21:07

>Ach so, verbinde den invertierenden Eingang von IC1B mit seinem Ausgang
>und nimm den nichtinvertierenden als Eingang.

>Schusselig
>Paul

Er kann ihn aber auch weglassen, hat ja an der Stelle keinerlei
Funktion.
Autor: Kevin K. (nemon)
Datum: 12.07.2008 21:18

fast, das ganze ist eine mitkopplung, daher sind die faktoren -0,1 -1
und -10. also bei bedarf noch nen invertierenden verstärker mit faktor
-1 dahinter (widerstände gleich groß)
Autor: HildeK (Gast)
Datum: 12.07.2008 21:24

>fast, das ganze ist eine mitkopplung
Auch nur fast ... Es ist ein invertierender Verstärker!
Mitkopplung gibt es beim Komparator oder bei einem Oszillator. Beim
Verstärker will man das nicht, da nimmt man Gegenkopplung.
Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
Datum: 13.07.2008 00:23

Benedikt K. wrote:
> Die Schaltung setzt aber vorraus, dass die Impedanz der Quelle 0 Ohm
> ist. IC1B ist aber falsch. Da kommt Mist hinten raus.

Gibt es Schaltungen, die hochomige Spannungsquellen handhaben können?
Z.B. der Instrumentenverstärker beim Elektronik-Kompendium?
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

IC1B sollte eigentlich die vom IC1A invertierte Spannung nochmals mit
einfacher Verstärkung invertieren, sodass die Polarität am Eingang und
am Ausgang übereinstimmt.

Paul Baumann wrote:
> Ach so, verbinde den invertierenden Eingang von IC1B mit seinem Ausgang
> und nimm den nichtinvertierenden als Eingang.

Das wäre ein Spannungsfolger. Ich möchte die Spannung aber invertieren.
Das hätte ich vielleicht vorher erwähnen sollen. Habe nur gedacht, dass
es offensichtlich wäre.
Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
Datum: 13.07.2008 00:32
Dateianhang: Spannungsteiler2.png (5,7 KB, 111 Downloads)
preview image for Spannungsteiler2.png

Ach jetzt! Geistesblitz ...

Besser?
Autor: HildeK (Gast)
Datum: 13.07.2008 00:40

>Das wäre ein Spannungsfolger.
Richtig.

>Ich möchte die Spannung aber invertieren.
Verständlich, ist auch kein Problem.

>Das hätte ich vielleicht vorher erwähnen sollen. Habe nur gedacht, dass
>es offensichtlich wäre.
Aber deine Schaltung tut das nicht - es ist ein Komparator. Du solltest
die Eingangsschaltung, nur mit R2 und R4 bestückt, nochmals nachbauen,
wenn du einen Inverter haben möchtest. Naja, hast du, solange ich hier
tippe, auch schon gemerkt.

>Gibt es Schaltungen, die hochomige Spannungsquellen handhaben können?
Ja, z.B. der Spannungsfolger.
Aber eben nur innerhalb des Common-Mode-Bereichs. Das gilt auch für den
Instrumentenverstärker. Da du aber eine Abschwächung in deiner
Eingangsstufe drin hast, vermute ich mal, dass dein Eingangsspannung
auch größer sein könnte.

Ach, inzwischen hast du eine neue Variante. Nur ein Hinweis: Der ADC
wird kaum Eingangsspannungen unter GND vertragen, der IC1B kann aber
solche liefern - je nach Eingangssignal.
Autor: Kevin K. (nemon)
Datum: 13.07.2008 02:21

man müsste vielelicht den ausgang von ic1b mit einer diode zur masse
schalten (flussrichtung von gnd zum ausgang von ic1b), damit würde man
zwar im ernstfall den operationsverstärker fast kurzschließen, hätte
aber den ic gerettet.
Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
Datum: 13.07.2008 13:21

Das habe ich ganz außer Acht gelassen. Der ADC soll bipolare Spannungen
unterscheiden können. Also brauche ich einen 50% Offset und muss die
Spannung nochmals durch vier teilen, damit sie V_ref (5V) des ADC nicht
überschreitet. (Die Spannung muss durch IC1B dann auch nicht mehr
invertiert werden. Der uC muss nur berücksichtigen, dass ein Wert über
127 negative Spannung darstellt und ein Wert unter 127 positive.)

Wenn am Eingang IN+ der Schaltung keine Spannung anliegt, soll der ADC
2,5V messen. Wie füge ich diesen Offset hinzu? Mit einem Kondensator
nach IC1B und einem Spannungsteiler zwischen VCC und GND würde das ja
gehen, aber dann wären nur AC-Spannungen messbar.

Gibt es da eine andere Möglichkeit? Vermutlich wird der Addierer hier
etwas taugen: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210152.htm
Ich weiß nur nicht, wie dieser in meine Schaltung integriert werden
soll. Wahrscheinlich muss der IC1B seine Rolle als Invertierer aufgeben
und +10V zum Ausgang von IC1A addieren. (Die nächste Frage wäre dann, wo
man genau 10,0V bekäme.) Diese Spannung kann man dann ja mit einem
Spannungsteiler durch vier teilen. Ich werde den Schaltplan posten,
sobald er fertig ist.
Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum: 13.07.2008 13:35

>Der uC muss nur berücksichtigen, dass ein Wert über
>127 negative Spannung darstellt und ein Wert unter 127 positive.

Das geht, indem man besagte Variable als int8_t deklariert.


>Gibt es da eine andere Möglichkeit?

1MOhm zwischen IN+ und IN- ?
Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
Datum: 13.07.2008 13:54
Dateianhang: Spannungsteiler3.png (6,1 KB, 40 Downloads)
preview image for Spannungsteiler3.png

Ich hoffe, ihr könnte hier so schnell mitlesen, wie ich schreibe. ;)

Zu diesem Schaltplan:

Mit den Jumpern 1-3 wählt man die Verstärkung des IC1A:
JP1 -> 0,05x
JP2 -> 0,5x
JP3 -> 5x

Die Spannung am Ausgang des IC1A (richtig gesetzte Jumper vorausgesetzt)
liegt immer im Bereich +-5V.

IC1B addiert zur Ausgangsspannung von IC1A +5V.

Die Ausgangsspannung von IC1B wird schließlich durch einen
Spannungsteiler halbiert und an den ADC weitergeleitet.

Der Spannungsbereich am ADC-Eingang sollte somit [0, +5V] sein.
Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
Datum: 13.07.2008 17:15

Kevin K. wrote:
> man müsste vielelicht den ausgang von ic1b mit einer diode zur masse
> schalten (flussrichtung von gnd zum ausgang von ic1b), damit würde man
> zwar im ernstfall den operationsverstärker fast kurzschließen, hätte
> aber den ic gerettet.

Das würde den ADC vor negativen Spannungen (je nach Diode ab -0,4V)
schützen. Um den ADC auch vor Überspannung (> +5V) zu schützen, würde
ich einfach eine 5,1V Zener-Diode an V_IN+ vom ADC hängen. Aber ich weiß
nicht, inwiefern diese Dioden die Genauigkeit beeinflussen werden. Bei
diesem Aufbau spielt die Genauigkeit noch eine unwichtige Rolle. Ich
plane aber einen zweiten Aufbau, bei dem die Spannungen möglichst (d.h.
für angemessenes Geld) genau ermittelt werden sollen.

Für die Genauigkeit ist es bestimmt auch nicht irrelevant, wo man in der
Kette den Überspannungsschutz einbaut. Ich sage vom Gefühl her: direkt
nach IC1B oder direkt vor dem ADC.
Autor: Stefan Salewski (Gast)
Datum: 13.07.2008 17:30

>ich einfach eine 5,1V Zener-Diode an V_IN+ vom ADC hängen.

Z-Dioden haben Kapazität und keine unendlich scharfe Durchbruchspannung.
Besser und üblich: Normale Diode in Sperrrichtung nach VCC, dann ist
Eingang auf Vcc+Diodendurchlassspannung begrenzt. (Evtl. nicht an Vcc
sondern an niedrigere Hilfsspannung)
Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
Datum: 19.07.2008 20:20

Schöner Mist! An V_IN+ vom ADC liegen -2,5V an (ohne Eingangsspannung an
IN+). Beim Addieren hätte ich R1 an -5V anlegen sollen, da dort die
Spannung ja negativ ist. Hat es hier niemand gemerkt?

Weiß nicht, ob der ADC noch tut. Ich löte jetzt mal R1 aus und schaue,
was passiert.

Gibt es eigentlich eine Addierschaltung, die das Ergebnis am Ausgang
nicht invertiert?
Autor: Stefan Salewski (Gast)
Datum: 19.07.2008 20:41

>Schöner Mist! An V_IN+ vom ADC liegen -2,5V an (ohne Eingangsspannung an
>IN+). Beim Addieren hätte ich R1 an -5V anlegen sollen, da dort die
>Spannung ja negativ ist. Hat es hier niemand gemerkt?

Mit Verlaub, wir sind hier nicht im Kindergarten, wo die Erzieher
aufpassen, dass den lieben Kleinen nichts passiert...

>Gibt es eigentlich eine Addierschaltung, die das Ergebnis am Ausgang
>nicht invertiert?

Schon, denn Signale lassen sich prinzipiell auch durch
Widerstandsnetzwerke addieren. Wurde hier auch schon mehrfach gefragt,
ich finde es aber gerade nicht. Sonst schau mal ins Datenblatt zum
LM124, Seite 9:

http://www.national.com/ds/LM/LM124.pdf
Autor: spess53 (Gast)
Datum: 19.07.2008 21:06

Hi

Bevor du noch etwas (mehr) schrottest, hol dir ein Simulationsprogramm
(SwitcherCAD/Tina-TI). Da kannst du ohne Verluste die grössten Fehler
machen.
Übrigens gibt es für solche Zwecke programmierbare Verstärker (z.B.
PGA103).
Ausserdem solltes du beachten, das manche OVs bei Verstärkungen<1 nicht
mehr korrekt arbeiten.

MfG Spess
Autor: Stefan Salewski (Gast)
Datum: 19.07.2008 21:21

Autor: spess53 (Gast) Datum: 19.07.2008 21:06

>Außerdem solltest du beachten, dass manche OVs bei Verstärkungen<1 nicht
>mehr korrekt arbeiten.

Mal wieder so ein Satz, der Verwirrung stiften kann.
Siehe dazu meinen Kommentar in

Beitrag "Stabilität OPV Schaltung"
Autor: spess53 (Gast)
Datum: 19.07.2008 21:39

Hi

OK. Dann streicht gedanklich diese Bemerkung.

MfG Spess
Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
Datum: 19.07.2008 22:57

Ok, danke für die Tips. Werde wohl den Schaltplan ändern und eine neue
Platine ätzen.

Habe glücklicherweise einen Ersatz-ADC. Nur gibt er ziemlich verwirrende
Werte aus. Irgendwie schwankt das 4. Bit. Wenn ich mit dem Tastkopf des
Messgerätes rangehe, stabilisiert es sich wieder. Brauchen die
Datenleitungen etwa Pulldowns? Ich werde morgen mit klarem Kopf nochmal
alles checken, kann jetzt keinen Fehler im Aufbau finden. Vielleicht
liegt es daran, wie ich den DAC ansteuere.

Der Takt wird im DAC intern generiert. Habe nachgemessen, es sind 333
KHz.
So steuere ich den DAC an (CS, RD und WR sind negiert):

start:
CS = low
RD = high
WR = high
warte ~1s

loop:
WR = low
warte 0.16s
WR = high

warte 0.16s

RD = low
warte 0.16s
Datenleitungen auslesen
RD = high

srpinge nach "loop"

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