Virtuellen µProzessor an die Umgebung anpassen

[uriel d. (Firma: hdl) (uriel1)]

Hallo, meine Klasse (E-Technik) und ich stehen komplett an, ich hoffe 
jemand kann uns helfen. Ich weiß, dieses Forum ist nicht dazu da um 
Hausaufgaben zu lösen, darum geht es mir auch nicht!

Und zwar haben wir folgendes Problem. Unser Professor hat uns im Fach 
„Konstruktionsübungen“ eine, für uns fast unlösbare, Aufgabe gestellt.

Es soll ein virtueller µP entwickelt werden, der den Vorgaben die hier 
aufgelistet sind entspricht.

Wir setzen uns zum 1. Mal mit einer solchen Problemstellung auseinander.

Die Schaltung(en) soll(en) übrigens mit Ltspice simuliert werden.
Jetzt meine Fragen:


1.  Wie fängt man am besten an?
2.  Was soll man dabei beachten?
3.  Wie könnte die Schaltung realisiert werden?


HIER DIE VORGABEN
                   µController mit:

- Uin = 5V

- ADU mit einer Wandlungszeit von 1µs mit 10bit

- 2 unterschiedliche Kanäle sind zu messen. 1µs/Kanalwandlungszeit

- 1. Kanal im Bereich von kleiner 10mV Signal-Spitzen-Spitzenwert

- 2. Kanal hat ein Signal von 0 bis 100V

- Der Eingangswiderstand der analogen Messung des µP liegt bei 100kOhm

- Spannungspegelanpassung und Antialiasingfilter nicht vergessen.

- 1% Messgenauigkeit



       Des Weiteren soll:

- Ein 24V Relais angesteuert werden, das einen Anzugstrom von min 100mA 
hat.

- Die digitalen Ausgangswiderstände sind anzunehmen: Ri = 100Ohm, Ra = 
250 Ohm



- Es soll auch ein PWM ausgang mit einer PWM-Grundfrequenz von 10kHz 
betrieben werden und über ein Filter und einen OPV ein analoges Signal 
ausgeben.

[Thorsten K. (technikadonis)]

Hi,

sollt ihr nun den µContoller oder das Drumherum entwickeln?

Deine Beschreibung der Aufgabe liest sich eher so, dass ihr das 
Drumherrum Entwickeln und Simulieren sollt.

Zu 1.:
- Blockschaltbild zeichnen
  - den µC z.B. in die Mitte
  - drum herum alles andere auch als Block mit den nötigen Angaben
    - die Analogeingänge
    - das Relais
    - PWM-Treiberstufe
    - ...
- überlegen, wie man die jeweiligen Komponenten miteinander verbinden 
kann
  - für den ADC z.B. Messverstärker und Filter-Schaltungen
  - für das Relais Treiberstufe

Zu allem findest du im AVR-Tutorial hier im Forum Anregungen, die Ihr 
noch anpassen und durchsimulieren müsst.

Zu 2.:
- dass ihr eure Vorgaben nicht verlasst
  - z.B. den µC nicht mit 6V versorgen

Zu 3.:
- steht schon unter den beiden ersten Punkten.

mfg Technikadonis

[sachmal (Gast)]

Neuer Benutzername, neuer Thread (der erste wurde gelöscht), neues Glück 
um doch noch einen Dummen zu finden?

[Falk B. (falk)]

@  uriel daknas (Firma: hdl) (uriel1)

>Es soll ein virtueller µP entwickelt werden, der den Vorgaben die hier
>aufgelistet sind entspricht.

Glaub ich kaum. Ihr sollt nur etwas Aussenbeschaltung an einen 
Mikrocontroller pappen.

>Wir setzen uns zum 1. Mal mit einer solchen Problemstellung auseinander.

Klar, der Prof wirft euch ohne ein Fünkchen Vorlesung auf das Thema, 
jaja.

>Die Schaltung(en) soll(en) übrigens mit Ltspice simuliert werden.

Nicht sehr sinnvoll, aber halt sehr schön akademisch.

>1.  Wie fängt man am besten an?

Nachdenken.

>2.  Was soll man dabei beachten?

Vieles.

>3.  Wie könnte die Schaltung realisiert werden?

Mit vielen ICs.


>- Uin = 5V

Können viele, AVR, PIC, 8051 und Andere.

>- ADU mit einer Wandlungszeit von 1µs mit 10bit

http://www.analog.com
http://www.linear.com

>- 1. Kanal im Bereich von kleiner 10mV Signal-Spitzen-Spitzenwert

Messverstärker mit OPV.

>- 2. Kanal hat ein Signal von 0 bis 100V

Spannungsteiler

>- Ein 24V Relais angesteuert werden, das einen Anzugstrom von min 100mA
>hat.

Relais mit Logik ansteuern

>- Es soll auch ein PWM ausgang mit einer PWM-Grundfrequenz von 10kHz
>betrieben werden und über ein Filter und einen OPV ein analoges Signal
>ausgeben.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation#DA-Wandlung_mit_PWM

Ist doch alles nicht so schwer, Mikrocontroller.net weiß Rat.

MfG
Falk

[uriel d. (Firma: hdl) (uriel1)]

@ Thorsten Krell 6 Falk Brunner

Danke vielmals,  ihr habt mir wirklich weitergeholfen.

Ich habe dank eurer Hilfe das Blockschaltbild fertigstellen können 
(siehe Anhang)

Momentan versuche ich die Schaltungen, die an den ADU bzw. µP 
angeschlossen sind, zu realisieren. Jedoch klappt das nicht wie 
gewünscht!

Ich würde es sehr schätzen falls mir jemand zeigen könnte nach welcher 
methode man hier am besten vorgeht.

mfG Uriel

[Falk B. (falk)]

@uriel daknas (Firma: hdl) (uriel1)

>Ich habe dank eurer Hilfe das Blockschaltbild fertigstellen können
>(siehe Anhang)

Naja, besser als nix, aber noch meilenweit vom Ergebnis entfernt. Lies 
mein Posting noch einmal, denk drüber nach und arbeite dran.

>angeschlossen sind, zu realisieren. Jedoch klappt das nicht wie
>gewünscht!

Was soll den an so einem einfachen Blockschaltbild NICHT klappen?

>Ich würde es sehr schätzen falls mir jemand zeigen könnte nach welcher
>methode man hier am besten vorgeht.

Lesen, denken, umsetzen.

Dauert aber etwas.

"Nur selber denken macht geistig fett." (tm) Spruch meines 
Matheleherers.

MfG
Falk

[holger (Gast)]

>Was soll den an so einem einfachen Blockschaltbild NICHT klappen?

Der Transistor wird ohne Basiswiderstand sterben?

[Thorsten K. (technikadonis)]

@ Holger:
Oder er nimmt statt dessen einen MOSFET.

@ Uriel:

Wenn ich es richtig verstehe, soll der ADU/ADC im Prozessor integriert 
sein.
Dann wäre aber zu klären ob der µC nur einen oder min. 2 ADC-Kanäle hat.
Ich würde einfach von Letzterem ausgehen, da es sonst schon recht schwer 
wird.

Zu den Anpassnetzwerken vor dem ADU:
Die Aliasingfilter hast du ja schon, jetzt musst du die beiden linken 
Schaltungsblöcke mit Leben füllen.
Die 10mV müssen für den ADU verstärkt werden (Vin_max ist wohl 5V laut 
Vorgabe), Stichwort hierfür ist Operationsverstärker.
Die 100V müssen auf 5V runtergeteilt werden, Stichwort hierfür ist 
"belasteter Spannungsteiler" (denk an den angegebenen Innenwiderstand).
Bei der PWM fehlt wohl noch der OPV, den Filter hast du schon.
Mit der vorgabe OPV und Filter könnte man auch gleich einen aktiven 
Tiefpass bauen.

Jetzt bist du aber wieder an der Reihe.

Falk und ich haben dir genügend Tipps gegeben, um nun ein ganzes Stück 
näher an die Lösung des Schaltplans zu kommen. Auslegen und Simulieren 
kannst sowieso nur du.

mfg technikadonis