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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie schütze ich meinen ADC


Autor: Christoph Engelhardt (medic)
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Hallo Jungs!

Ich bin ein totaler Anfänger auf dem Gebiet, deswegen schon jetzt: 
Sorry.

Lage:
Ich habe einen ADC (http://www.bmcm.de/pdf/ds-usb-ad.pdf), der +-5VDC 
misst und maximal +-7VDC aushält.
Mein Messsignal schwankt (sehr langsam, im Verlauf von Minuten, Stunden, 
Wochen) zwischen +-9 VDC

Um den ADC zu schützen, hatte ich bisher Suppressordioden 
(http://bit.ly/a4cX6g) verwendet. Aber von irgendwo kommen beim 
Ein-/Ausschalten der Apparatur Spannungsspitzen her (siehe Anhang) und 
die Dioden filtern diese nicht.
Meine Suche nach der Fehlerquelle blieb bisher ohne Erfolg.

Nächster Lösungsansatz wäre für mich vor die Ausgänge einen Optokoppler 
(linear, da DC-Signal   lt. 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Optokopple...) zu 
schalten.

Wenn ich mir den HCNR-200(http://www.farnell.com/datasheets/55834.pdf) 
ansehe und das richtig verstehe, dann kommen bei +5VDC Eingangssignal 
hinten ungefähr +2.5 VDC Ausgangssignal raus - richtig?
Wie sieht es bei -5VDC aus? (Im Datenblatt lese ich Outputvoltage 0-15V)
Und wie begrenze ich die Ausgangsspannung auf +-6.5 VDC ?

Oder wäre ich mit diesem hier besser beraten: 
http://de.farnell.com/avago-technologies/hcpl-7510...

Vielen Dank jetzt schon für die Antworten
Christoph

Autor: Ralph (Gast)
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Setz einen Tiefpass Filter an den Eingang.
So ganz grob aus einem 10 - 50 KOhm Widestand und einem 10 - 100 nF 
Kondensator.
Die genaue Dimensionierung hängt von deiner Eingangsfrequenz ( 
Signalschwankungen auf deinem Nutzsignal die du messen wilst) und der 
Frequenz der Spannungsspitzen ( die du Ausfiltern willst ) ab.

Der Widerstand ist zum einen der Lastwidestand für den Tiefpass zum 
anderen begrenzt er den Strom in deinen ADC und verhindert so eine 
Zerstörung.

Bei der Dimensionierung solltest du auch den Eingangswiderstand des ADC 
beachten ( siehe Datenblatt). Aus dem Eingangswiderstand des ADC und dem 
Ausgangswiderstand des Tiefpass lässt sich die notwendige Samplezeit für 
den ADC berechnen.

Den Sinn und Zweck dieser Dioden ist eh so ein Ding über den man 
diskutieren kann.
Wie du selbst beobachtet hast sind sie zu langsam um solche Spitzen 
auszufiltern.
Und wenn nur "langsame" Überspannungen ausgefiltert werden ist es 
sowieso zu spät für den ADC.

Strombegrenzung mit Tiefpass macht da einfach mehr Sinn.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Christoph Engelhardt schrieb:
> Meine Suche nach der Fehlerquelle blieb bisher ohne Erfolg.
Wie wirkt sich dieser "Fehler" denn aus? Geht dein ADC kaputt?

> Aber von irgendwo kommen beim Ein-/Ausschalten der Apparatur
> Spannungsspitzen her (siehe Anhang)
Klemm mal die Messpitze des Oszis direkt auf die Masse deiner Schaltung. 
Sind die Störspitzen immer noch da? Ja?
Dann gehört deine Messung ins Gebiet: wer Mist misst, misst Mist... ;-)

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
> Klemm mal die Messpitze des Oszis direkt auf die Masse deiner Schaltung.

Genauer, klemm sie an den Masse Pin deines AD Wandlers.

Christoph Engelhardt schrieb:
> Ich habe einen ADC (http://www.bmcm.de/pdf/ds-usb-ad.pdf), der +-5VDC
> misst und maximal +-7VDC aushält.
> Mein Messsignal schwankt (sehr langsam, im Verlauf von Minuten, Stunden,
> Wochen) zwischen +-9 VDC

Wie misst Du dann? Hast Du einen Spannungsteiler?

Was für eine Stromversorgung?
Schaltplan?

Mit welcher Abtastfrequenz misst Du? Du solltest sowiso einen 
ausreichend steilen Filter mit einer Grenzfrequenz < Abtastfrequenz/2 
vor dem Eingang haben, ausser du bist dir sicher daß keine 
höherfrequenten Signalanteile da sind.
Wie so oft: Es fehlen die Infos um dir helfen zu können.

Autor: Christoph Engelhardt (medic)
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Lothar Miller schrieb:
> Wie wirkt sich dieser "Fehler" denn aus? Geht dein ADC kaputt?

Ich bin mir recht sicher, dass ich mindestens einen ADC schon gekillt 
habe, ja.

U.R. Schmitt schrieb:
> Wie misst Du dann? Hast Du einen Spannungsteiler?

Ich habe da einen Messfühler, der Längenänderungen linear darstellt und 
zwischen +-9 VDC ausgibt. Diese messe ich direkt.

> Mit welcher Abtastfrequenz misst Du?

10 Hz auf jedem der 16 Eingänge

> Was für eine Stromversorgung?

24 VDC für die Messfühler. Stromversorgung ADC über USB
> Schaltplan?

Reiche ich nach (muss noch nach PNG konvertieren).

Autor: Christoph Engelhardt (medic)
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Angehängt der Schaltplan.

Anmerkungen:
- Alle S-Dioden sind bipolar ausgeführt
- Die S-Diode direkt hinter der Stromquelle hat eine Breakdownspannung 
von 27V
- Alle anderen S-Dioden ==> Breakdown 6.45 V
- Die viereckigen Kästen entsprechen DIN Buchsen 5 polig 180°, weiblich. 
An diese wird der Messfühler angeschlossen (Transtek 350-0000, 
http://www.transtekinc.com/Catalog%20PDFs%2004C/Ga...)

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