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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik A/D und Überspannung


Autor: Sascha (Gast)
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Hi,

für meine Projekt nutze ich einen MAX186. Als Referenzspg. nutze ich
2.5V. Nutzen möchte ich Meßbereiche von 0-10V, 0-20V und 0-30V. Um
nicht einen Multiplexer zu nehmen, beschalte ich jeweils einen A/D
Kanal mit dem jeweiligen Spannungsteiler. Da diese Kanäle an der
gleichen Meßspannung liegen, dachte ich, ich schütze diese über eine
Diode 1N4148 gegen eine weitere Referenzspg. von 2.5V. Geht es so oder
gibt es eine andere Lösung?

Mfg Sascha

Autor: Marcus Maul (Gast)
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Halo Sascha,

sicherer fährst Du mit Zehnderdioden.
Die kappen sozusagen die Spannung ab einer bestimmten Größe ab.
Benutze ich bei meinem ATMEGA Projekt.

Gruß

Marcus

Autor: Sascha (Gast)
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Hi,
danke für die Antwort. Aber verursachen die Z.-Dioden nicht ein
Rauschen und verursachen eine Meßverfälschung?

Mfg Sascha

Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

ZDs sind keine Lösung. Je nach dem wie hochohmig Dein Spannungsteiler
ist versauen Dir die Leckströme die Messung total.

Die Eingangsspannung darf nur AVcc nicht um mehr als 0,5V
überschreiten.
Natürlich kannst Du oberhalb der Referenz nicht richtiges mehr messen,
kaputt geht aber nix.
Also ist das einfachste eine Schottky von Eingang an AVcc.

Ich hab mir mal eine automatische Bereichsumschaltung ausgedacht:
Ein Spannungsteiler für 10V, abgesichert mit der Schottky.
Parallel zum unteren Widerstand zwei weitere, die jeweils mit einem
Analogschalter zugeschaltet werden können und den Meßbereich zu 20 bzw
30V machen.
Angefangen wird mit 30V. Siehts nach <20V bzw. <10V aus wird
umgeschaltet.
Könnte man auch direkt mit ports machen.
Entweder als Eingang, dann sind sie offen, also Widerstand aus, oder
als Ausgang und low, dann ist der zusätzliche widerstand
eingeschaltet.

Gruß,
Norbert

Autor: Sascha (Gast)
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Hi,

so ungefähr habe ich es mir gedacht. Nur wähle ich dann halt einen
anderen Kanal mit dem passenden Spannungsteiler aus. Wenn ich es mit
der Diode gegen einer weiter Spannung von 2.5V mache liege ich trotz
der Überspannung am Eingang des Spannungsteilers unter der
Betriebspannung des MAX186.

Mfg Sascha

Autor: Marcus Maul (Gast)
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Hallo Norbert,

sollte ich Dich jetzt richtig verstanden haben, das man den AD/Wandler
nicht vor Überspannungen (in meinem Fall bis zu 15V) schützen muß,
falls durch Bedienfehler beim Anschluß der Sensoren (in meinem Fall ein
KTY81, mit einem nachgeschalteten OP, Verstärkungsfaktor 52) auf einmal
anstatt max. 5V, 15V dort anliegen. Das zerbröselt den Atmel nicht?
Mir ist da leider etwas anderes uz Ohren gekommen und deswegen schütze
ich den derzeit mit Zenderdioden. Bisher habe ich damit keine Probleme
gehabt, aber das kann sich ja ändern.

Deine Schaltung wäre dann folgende?

                    .----------.
                    |          |
                    |          |
                    |          |
                    |     AVCC ---o
                    |          |  o
                    |          |  |
                    |          |  V
                    |          |  -                  /|
                    |          |  |        _      /+|-
                    |      AD  ---o-----o-|___|-oo-<  |
                    |          |                    \-|-
                    |          |                     \|
                    |          |
                    |          |
                    |          |
                    |          |
                    '----------'
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Gruß Marcus

Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

@Sascha
Achtung!!!
Ich hab das mit MAX186 irgendwie übersehen.
Was ich mit AVcc geschrieben habe gilt für den ADC vom AVR!
Guckst Du Datenblatt vom Max, ob das bei dem auch so ist.

@Marcus:
Jepp, im Datenblatt steht explizit drin, daß man über die Referenz
darf, nur eben nicht über AVcc+0,5V.
Das Problem ist, daß AVcc oder was Du auch nimmst, den Strom auch
aufnehmen können muß.

Wenn die zu messende Quelle niederohmig genug ist, gehts natürlich auch
mit ner ZD.
Aber mit dreistelligen kOhm-Rs kannst Du ZDs vergessen.

Gruß,
Norbert

Autor: Sascha (Gast)
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@Norbert

Die VCC des MAX186 ist 5V. Bei 2.5V Ref. und der Spannung an der Diode
hätte ich im schlimmsten Fall am A/D-Eingang 3,2V. Damit liege ich
unter der Angabe von max. VCC + 0,3V (5.3V).
Sollte also damit gehen. Außerdem wird der Strom durch den A/D-Eingang
durch einen Widerstand begrenzt. Soviel nun zur Theorie. Hoffe das
diese denkweise von mir richtig ist. Wenn nicht, bitte ich um
berichtigung.

Mfg Sascha

PS: @Marcus Maul

Die Diode ist verkehrt rum........

Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

Tja, schiet.
0,3 über Vcc ist auch für ne Schottky etwas knapp.
Mit den 0,5V beim AVR bleibt man da locker drunter (je nach Schottky,
auf den Strom achten und Datenblatt gucken!).

Willst Du wirklich die Ref nehmen um den Strom abzuleiten?
Wenn das ne interne Ref vom Max ist geht das bestimmt nicht.
Die interne Ref vom AVR kann das jedenfalls nicht ab, so interpretiere
ich das Datenblatt jedenfalls.
2x 1k als U-Teiler an 5V wäre sicherer.
Wie gesagt, kommt vor allem auch auf den Widerstand von der Quelle an.

Das mit der Diode ist mir auch gleich aufgefallen, nur warum habe ich
das nicht geschrieben?

Gruß,
Norbert

Autor: Sascha (Gast)
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Hi,

>>Willst Du wirklich die Ref nehmen um den Strom abzuleiten?
>>Wenn das ne interne Ref vom Max ist geht das bestimmt nicht.
Nein, nutze eine ext. für den MAX und eine zweite für Überspannung.
Und bei 2.5V+0,7V(Diode 1N4148) liege ich unter VCC 5V+0,3V.
Mfg Sascha

PS:
>>Das mit der Diode ist mir auch gleich aufgefallen, nur warum habe
>>ich das nicht geschrieben?
 Das weißt nur du :-)

Autor: Benedikt (Gast)
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Vor allem schnelle Wandler (z.B. TDA8703) sind extrem empfindlich gegen
negative Spannungen. Ich habe auf diese Weise schon einige
abgeschossen...

Autor: Marcus Maul (Gast)
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Hi Leute,

sorry, hab das erstemal mit Andy's ASCII-Tool gearbeitet und dabei
irgendwie die Diode verdreht. Tja, jetzt stehts für immer im Forum :-(
Pech, so was passiert leider immer wieder.

Gruß Marcus

Autor: Norbert (Gast)
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>>Das weißt nur du :-)

Hehe...

Solange bin ich hier ja noch nicht aktiv und muß mir erst noch Respekt
erarbeiten.
Dauert wohl noch etwas, bis die Gemeinde Dich für eine solche
Aufmüpfigkeit zerfleischen würde ;-)

Stimmt aber wirklich ehrlich guck

Leute, das gefällt mir hier echt gut.
Sehr nettes Ambiente, keine Zankerei und interessante Themen.

Gruß,
Norbert

Autor: Sascha (Gast)
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>>Aufmüpfigkeit ?????
Sollte nicht so rüberkommen.......... :-)

Zum Thema: Liege ich den mit meiner denkweis richtig?
Negative Spannungen liegen nicht an...

Mfg Sascha

Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

Da ich hier ja noch nicht den entsprechenden Respekt habe, kann man das
auch noch nicht aufmüpfig nennen ;-)

Ja klar liegst Du richtig, wenn Du nur meinst, daß die 3,2V am Eingang
unter der max. Eingangsspannung des ADC liegen.
Wie Du schreibst ist die max. 5,3V.
Deine 2,5V sind aber nicht festgenagelt.
Wenn Du die 2,5V mit zwei 100k an 5V machst und mit Deiner Diode und
mit 10k und 50V ankommst, fliegt Dir der Krempel um die Ohren.
Die 2,5V Quelle muß den Strom, der aus der Überspannung resultiert,
auch wegstecken können.
Verstehst Du nun, was ich meine?

Gruß,
Norbert

Autor: Sascha (Gast)
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Hi,
Jep, verstehe was du meinst (entsprechenden Respekt :-) ). Scherz
beiseite. Nutze einen MCP1525 als Ref. für den MAX186 und nehme
natürlich einen anderen MCP1525 für die Überspannung. Oder gibt es ne
bessere Lösung.

Mfg Sascha

Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

Warum nimmst Du einen weiteren Referenzbaustein um gegen etwa 2,5V die
Überspannung loszuwerden?
Der kann das vielleicht gar nicht ab.
Mach nen Spannungsteiler der um 2 Dimensionen niederohmiger als Dein
Eingangssignal ist und gut ist.
Da wirst Du die Überspannung los.

Ansonsten müsstest Du mal schreiben, wie Deine Schaltung genau
aussieht.

Gruß,
Norbert

Autor: Sascha (Gast)
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Hi,

Schaltung wie folgt. MAX186 soll Akkuspannung überwachen (Projekt
Ladergerät). Um die bestmöglichste Auflösung zu kriegen, mehrere
Spannungbereiche wie oben schon einmal beschrieben. Die unten folgende
Schaltung an Drei Kanälen.

Ob der MCP das ab kann weiß ich nicht. Der strom wird ja durch den 1K
Widerstand begrenzt.

               Akkuspannung
                                +2.5V
                    |
                   .-.            |
                   | |            -
                   | |            ^ 1N4148
                   '-'            |
                    |             |          .-----------------.
                    |      _    |          |                 |
                    +-----|___|---+----------|  A/D-Eingang    |
                    |      1K     |          |                 |
                    |             |          '-----------------'
                    |             |
                   .-.            |
                   | |           ---
                   | |           --- 100nF
                   '-'            |
                    |
                                 GND
                   GND

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Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

Was sind denn das für Widerstände im Spannungsteiler und wie werden die
2,5V erzeugt?
Im Prinzip ist das schon richtig so, aber 1k ist etwas wenig.
Kommt eben auf den Rest an.
Der MCP kann +-2mA vertragen.
Nun kommt es auf den Spannungsteiler und die max Eingangsspannung an.
Mach einfach den 1k zu 100k und Du brauchst Dir keine Gedanken mehr
machen und es reicht ein MCP.

Gruß,
Norbert

Autor: Sascha (Gast)
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Hi,
>>Was sind denn das für Widerstände im Spannungsteiler und wie werden
>>die 2,5V erzeugt?

die Widerstände sind die jeweiligen Spannungsteiler.

0-10V 100K <-> 33K+330R
0-20V 91K <-> 13K
0-30V 110K <-> 10K

Die 2,5V werden über einen zweiten MCP1525 erzeugt. Bin aber am
überlegen, ob ich nicht einen OP für den MCP1525 des MAX186 nehme und
die Spannung buffere. Auf den Ausgang des OP`s gehe ich dann mit der
Diode.
Den 1K habe ich aus dem EV-Kit des MAX186 übernommen. Muß mal
ausprobieren, ob es mit nem höheren Wert geht.

Mfg Sascha

Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

Den 1k kannst Du bei den Spannungsteilern weglassen, der macht nichts
mehr.
Dann noch einen kleinen Kerko an den Spannungsteiler und fertig.
OPamp wäre overkill und mit einem MCP für alles kommst Du locker hin.

Habs mal nachgerechnet: Aus allen drei Spannungsteilern fliessen bei
3,2V zusammen 0,14mA raus.

Gruß,
Norbert

Autor: Sascha (Gast)
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Hi,

cool. Werd ich dann mal ausprobieren. Einziegst die Programmierung
einer Hysterese für die Meßbereichsumschaltung macht mir noch sorgen.
Auf jeden Fall komm ich jetzt schon mal weiter. Danke nochmals.

Mfg Sascha

Autor: wolli (Gast)
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Warum nicht einen Operationsverstärker vor den ADC schalten. Die halten
mehr aus und sind leichter gegen Überspannungen zu schützen.

Autor: Marcus Maul (Gast)
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Hallo Wolli,

ein OP ist gut, aber trotzdem solltest Du den AD-Eingang schützen
(siehe Datenblatt). Schließlich kann immer mal ein kurzer passieren und
wenns dann nicht gerade ein teurerer Rail to Rail ist, dann ist Schluß
mit Lustig.

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