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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik spannungsteiler + ADC messungen


Autor: bachour (Gast)
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Hallo zusammen,

mit einem ADC will ich die Ausgangsspannung eines Netzteil messen. Die 
Ausgangsspannung liegt im Bereich 18v.. 35v. und der ADC hat ein 
Referenzspannung von 2,5v und kann Werte im Bereich 0..2,5v lesen
   Um den Ausgang mit dem Eingang des AD-wandler anzupassen,denke ich an 
einen Sannungsteiler.aber so einfach mit 2 widerstände bin ich nicht 
sicher denn wenn der Max Ausgang( 35v)  zum max am ADC Eingang(2,5v) 
entspricht -laut das Prinzip der spannungsteiler- wird bei min 
Ausgang(18v) einen Wert ungleich  Null entsprechen.
mine Frage sind folgende:
 ist es schon möglich mit so ein Spannungsteiler zu mindesten zu messen 
ohne irgendwelche Risiko zu laufen, mc oder ????? zu beschädigen?
  wie könnte man genau dieen Spannungsteiler so bauen, dass es keinen 
Offset mehr steht und , dass man folgende bekonnt:
beim Uaus= 35 -------------> 2,5v am AD-Wandler Eingang
beim Uaus=18v  ------------> 0v am AD-Wandler Eingang.

mfg

Autor: Alexander v. Grafenstein (avogra)
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Du könntest die Spannung vor dem Teiler mit einer Z-Diode absenken. 
Keine Ahnung ob du eine mit genau 18V findest, ansonsten halt aus 2 
Z-Dioden zusammensetzen. Aufpassen, dass über die Z-Dioden ausreichend 
Strom fließt -> Datenblatt!
Ist die Frage, wie genau du auf 0 kommst, wenn 18V anliegen. Evtl. macht 
es Sinn, die Z-Dioden mit etwas weniger Spannung zu nehmen und den 
Fehler dann in Software auszugleichen.
Zum Risiko: wenn du garantieren kannst, das nie mehr als 2,5 am ADC 
anliegen sollte auch nichts passieren :) Wenn der Spannungsteiler 
hochohmig genug ist (sollte aber deutlich unter Eingangswiderstand des 
ADC liegen) denke ich, dass auch minimal zu hohe Spannungen noch nichts 
kaputt machen sollten. Um ganz sicher zu gehen, könntest hier natürlich 
auch eine Schutzbeschaltung mit Z-Diode machen.

Gruß, Alex

Autor: Lordnicon (Gast)
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Hi

Sicherlich ist es mit einem Spannungsteiler möglich eine solche Spannung 
zu messen !

Ein Spannungsteiler bestehend aus 10K gegen GND und 130K gegen VCC !
Bei 35V kommen dann ~2,5V am Spannungsteiler raus und bei 18V ~1,28 V

Jetzt kommt es nurnoch drauf an mit welchem ADC du Arbeitest.
Ich gehe jetzt mal von einem Atmega aus der ein 10Bit ADC hat, bei 2.54V 
Als Interne Referenz Spukt er bei 0V am ADC auch den Wert 0 Aus und bei 
2.54V dann 1023 ...

Arbeitest du jetzt mit dem Spannungsteiler bekommst du bei deinen 35V 
einen ADC Wert von ~ 1008 und bei 18V einen Wert von ~516 Raus ...

Dazwischen liegen also 492 ADC Werte mit denen du deine Messspannung mit 
einer genauigkeit von ~ 0,035V messen könntest ...

Ich hoffe ich habe mich mit meinen Rechnungen nicht verhauen, ansonsten 
möge man mich verbessern ....

Mfg: Nico

Autor: bachour (Gast)
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erstmal danke für die schnelle Antwort

@ alexander

> Ist die Frage, wie genau du auf 0 kommst, wenn 18V anliegen. Evtl. macht
> es Sinn, die Z-Dioden mit etwas weniger Spannung zu nehmen und den
>
> Fehler dann in Software auszugleichen.

Ja man kan schon  Z Diode, aber wie im software ausgleichen. nehmen an , 
das es um Regler geht. welche Spannung messt man um zu vergleichen?


> könntest hier natürlich
> auch eine Schutzbeschaltung mit Z-Diode machen.

gute idee



@ Lordnicon

  danke erst für die Antwort

> Ein Spannungsteiler bestehend aus 10K gegen GND und 130K gegen VCC !
>
> Bei 35V kommen dann ~2,5V am Spannungsteiler raus und bei 18V ~1,28 V

ist ok . so was habe ich schon überlegt.

> Jetzt kommt es nurnoch drauf an mit welchem ADC du Arbeitest.

ich arbeitet mit inem interne 12 Bit ADC  von ADuC7020

> Ich gehe jetzt mal von einem Atmega aus der ein 10Bit ADC hat, bei 2.54V
> Als Interne Referenz Spukt er bei 0V am ADC auch den Wert 0 Aus und bei
> 2.54V dann 1023 ...

in mein Uref 2,5v-----------> 0v am ADC auch den Wert 0 Aus und bei 2,5v 
den Wert 4095


> Arbeitest du jetzt mit dem Spannungsteiler bekommst du bei deinen 35V
> einen ADC Wert von ~ 1008 und bei 18V einen Wert von ~516 Raus ...
>

> Dazwischen liegen also 492 ADC Werte mit denen du deine Messspannung mit
>
> einer genauigkeit von ~ 0,035V messen könntest ...

dieses Mechanismus habe ich nicht so gut verstanden, wie sind sie auf 
die Wert 1008 und 516 gekommen?. könntn sie mir bitte kurz noch mal 
erklären ?was wäre in mein Fall?

mfg

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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bachour schrieb:
> dieses Mechanismus habe ich nicht so gut verstanden, wie sind sie auf
> die Wert 1008 und 516 gekommen?. könntn sie mir bitte kurz noch mal
> erklären ?was wäre in mein Fall?

Weil er mit dem internen ADC der AT Mega gerechnet hat, die haben 10Bit 
Auflösung. Für 12 Bit musst Du die Werte mal 4 nehmen.

Wenn Du den Offset von 18V wegkriegen willst, dann wirst Du um eine 
Operationsverstärkerschaltung nicht herumkommen. Such mal unter 
Subtrahierer oder Subtrahierverstärker.

Autor: Lordnicon (Gast)
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Hallo

> dieses Mechanismus habe ich nicht so gut verstanden, wie sind sie auf
> die Wert 1008 und 516 gekommen?. könntn sie mir bitte kurz noch mal
> erklären ?was wäre in mein Fall?

Herr Schmitt hat es schon erklärt :-) ....
Meine Werte sind natürlich Theoretischer Natur, mal abgesehen von 
diversen ungenauigkeiten was die Wiederstände ( Tolleranzen ) angeht ... 
Aber es sollte der Praxis sehr nahe kommen ...

Wenn mit einem 12 Bit ADC gearbeitet wird ist es Natürlich klar das die 
Auflösung noch genauer wird ... eben um ~ Faktor 4 wie her Schmitt schon 
erwähnte ...

Wegen den 18V Offset ( bzw. 1,28V ) würde ich mir bei einem MC echt 
keine gedanken machen ! Das kann man Wunderbar per Software ausgleichen 
....
Evtl. gibt es ja einen genauen grund warum bei 18V unbedingt eine 0V 
ausgabe gemacht werden muss, dann sollte das aber auch angegeben werden 
Wieso und weshalb das so ist.
In diesem fall muss ich Herr Schmitt zustimmen das man dann kaum um eine 
OPV Vorstufe rum kommt ....


Mfg: Nico

Autor: bachour (Gast)
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Lordnicon schrieb

 vielen Dank für eure Hilfe

> Wenn mit einem 12 Bit ADC gearbeitet wird ist es Natürlich klar das die
> Auflösung noch genauer wird ... eben um ~ Faktor 4 wie her Schmitt schon
> erwähnte ...
>
> so habe ich gedacht:
 35v den Max am Ausgang und 2,5v am AD-Wandler Eingang entpricht dh. Aus 
den wert 4095 (für 12Bit ADC)  und 1023(in Fall ein 10Bit ADC)
und für 18v den Wert 2106 am Ausgang.

für den 10Bit wäre 35v ----------> 2,5 -----> 1023
und 18V ----> (10K/(10k+130k))*18=1,28571 ---- > (1,28571*1023)/2,5 ---> 
526. ich hätte mich auf diese Ergebnisse mit 10 Bit ADc erwartet, aber 
sie haben statt 1023 ein 1008 und stat 526 ein 512 raus , deswegen frage 
ich noch mal. vielleicht vestehe ich nichs. ist meine Meinung ok?

> Wegen den 18V Offset ( bzw. 1,28V ) würde ich mir bei einem MC echt
> keine gedanken machen ! Das kann man Wunderbar per Software ausgleichen
>
> das wäre super und besser, da mann Werte jedes mal ändern kann.könntest du mir 
bitte zeigen wie man dies  in Sw machen kann?
>
> Evtl. gibt es ja einen genauen grund warum bei 18V unbedingt eine 0V
> ausgabe gemacht werden muss, dann sollte das aber auch angegeben werden
> Wieso und weshalb das so ist.

es gibt keine besondere Gründe Dafür. ich habe die Aufgabe so bekommen. 
es geht um Projekt für Akademische Gründe. digitale regler und der 
Spannungsbereicht ist 18-35v

Autor: Lordnicon (Gast)
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Hallo

Soweit sind ihre berechnungen korrekt :-) ....

>sie haben statt 1023 ein 1008 und stat 526 ein 512 raus , deswegen frage
>ich noch mal. vielleicht vestehe ich nichs. ist meine Meinung ok?

:-) Ja Ok das war vieleicht ein bisschen sehr auf den Atmega bezogen, 
bei dem kann man eine Interne Spannungsreferenz für den ADC einstellen 
diese beträgt laut Datenblatt für den Atmega 2.56V ( nicht 2.54V wie 
oben berechnet, hatte das falsch im Kopf sorry )

Das würde dann also Bedeuten wenn man 2.5 V Am ADC Anlegen würde bekommt 
man einen ADC Wert von ~ 1000 ( nicht 1008 wie Oben, da ich ja 
fälschlicherweise mit 2.54V gerechnet habe )
erst bei 2.56V bekäme (~ 35.7V am Spannungsteiler ) bekäme man die 1023 
am ADC ....

> das wäre super und besser, da mann Werte jedes mal ändern kann.könntest du 
>mirbitte zeigen wie man dies  in Sw machen kann?

Im Grunde ist es nur eine Variable mit der ein bisscehn getrickst werden 
muss, ich würde das so machen !

Nach dem Aufbau der Schaltung ( Spannungsteiler ) den ich Persönlich mit 
einem Potentiometer > 200KOhm Aufbauen würde würde ich eine Spannung von 
18V Anlegen der Wert welcher dann am ADC Anliegt ( z.B. ~2106 ) nimmt 
man als berechnungsgrundlage für eine Variable

Theoretischer Programmteil:

offset = 2106

18V am Spannungsteiler -> 1,28...V am ADC -> ADC Wert = 2106

tatsächlicher_adc_wert = ADC AUSLESEN ....

berechneter_adc_wert = tatsächlicher_adc_wert - offset

berechneter_adc_wert = 0


35V am Spannungsteiler -> 2,5...V am ADC -> ADC Wert = 4095

tatsächlicher_adc_wert = ADC AUSLESEN ....

berechneter_adc_wert = tatsächlicher_adc_wert - offset

berechneter_adc_wert = 1989


Das ganze ist eigentlich recht Simpel ....

Mfg: Nico

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ein Spannungsteiler bestehend aus 10K gegen GND und 130K gegen VCC !

Ich empfehle einen Blick in das Datenblatt des ADUC7020. Da steht, daß 
die Quellimpedanz nicht über 1k liegen sollte, wahrscheinlich wohl wegen 
des Leckstroms am ADC Eingang.

Kai Klaas

Autor: Lordnicon (Gast)
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Ja dann muss man Entsprechend den Spannuungsteiler Anpassen ...

Ich habe noch nicht mit dem ADUC7020 gearbeitet :-) ...

Mfg: Nico

Autor: bachour (Gast)
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vielen dank für die Erklärungen

ich setze mich noch mal und hoffe dies mal wird gehen.

mfg

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