Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannung mit Mikrocontroller messen


von Pat (Gast)


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Hallo,

ich möchte eine Spannung messen, diese ist eine DC Spannung, soweit kein 
Problem. Das einzige (für mich) "Problem" ist das ich das Potenzial von 
VCC zu GND messen wollte. Für die Stromversorgung der Mikrocontroller 
benutze ich jedoch VDC und DGND, also zwei getrennte Stromkreise. Das 
ganze ist ein Verstärker, daher sollten die beiden Stromkreise nicht 
zusammen kommen, gibt es da irgendwie eine Möglichkeit? Die Spannung 
beträgt 6V, 70V, 300V, und 450V.

Es reicht jedoch erstmal 6 und 70V (Falls es sonst mit der Schaltung 
Problematisch wird)

von HildeK (Gast)


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Das geht dann, wenn dein GND und deine zu messende Spannung zwischen VDC 
und DGND liegen.

von Alex (Gast)


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>> Das ganze ist ein Verstärker, daher sollten die beiden Stromkreise nicht
zusammen kommen...

Wo ist das Problem die Massen zusammen zu hängen??
Was ist an einem Verstärker so anders, als in anderen Schaltungen?
Ich glaube, dass es eine vernünftigere Lösung gibt, wenn Scheuklappen 
abgelegt werden.

>> Die Spannung beträgt 6V, 70V, 300V, und 450V...
Was ist was? Wieviele versiedene sind es denn?
Wo ist deine µC-Spannung?

Gebe detailiertere Angaben, was du wirklich machen willst...

von Pat (Gast)


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Okay, habe nocheinmal drüber nachgedacht. GND zusammen zu legen sollte 
wohl kein Problem sein.

6,3V für die Heizung, -70V für die Negative Vorspannung, 300V für die 
Vorstufe und 450V Anodenspannung für die Endstufe.

Gibt es da passende ICs für?

von Frank K. (fchk)


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Wenn Du eine galvanische Trennung brauchst (d.h. wenn es keinerlei 
leitende Verbindung zwischen den zu messenden Spannungen und dem 
Mikrocontroller, der die Werte verarbeiten soll), dann ist die übliche 
Vorgehensweise die, einen separaten AD-Wandler (vorzugsweise mit 
SPI-Schnittstelle) und Optokoppler oder digitale Isolatoren (die 
ADuM-Chips von Analog Devices z.B.) zu verwenden.

Ich gehe davon aus, dass die zu messenden Spannungen Gleichspannungen 
sind und alle eine gemeinsame Bezugsmasse haben. Dann musst Du Dir aus 
einer der zur Verfügung stehenden Spannungen die Versorgungsspannung für 
den ADC und die eine Seite des ADuM erzeugen. Die andere Seite des ADuM 
versorgst Du mit dem Vcc Deines Controllers.

Als ADC nimmst Du z.B. den hier:

http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010533

Zur Kopplung nimmst Du das hier:

http://www.analog.com/en/interface-isolation/digital-isolators/adum1411/products/product.html

Zum Anpassen des Messbereiches nimmst Du Spannungsteiler. Beachte, dass 
die Widerstände nur eine begrenzte Spannungsfestigkeit haben (oft nur 
100V oder 200V, je nach Baugröße. Speziell bei den 300V und den 450V 
nimmst Du zB. nicht einen 100k Widerstand, sondern fünf 20k 
hintereinander. Der eine 100k-Widerstand würde die 450V nicht verkraften 
und abrauchen. Wenn Du aber fünf 20k Widerstände hintereinander 
schaltest, muss jeder Widerstand nur 90V verkraften, und das ist ein 
unproblematischer Wert.

fchk

von Frank K. (fchk)


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oh, -70V. Hmm, da geht der MCP3204 nicht, da brauchst Du einen ADC, der 
auch negative Spannungen messen kann. Vorschlag auf die Schnelle:

http://www.ti.com/product/tlc2574

Der hat einen Eingangsspannungsbereich von +-10V bezogen auf sein AGND.
Bezüglich der Steuerleitungen musst Du mal schauen, ob Du nicht noch 
einen zweiten ADuM brauchst oder ob Du den komplett per SPI steuern 
kannst. So genau habe ich das Datenblatt jetzt nicht gelesen.

fchk

von gnd3 (Gast)


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Frank K. schrieb:
> oh, -70V. Hmm, da geht der MCP3204 nicht, da brauchst Du einen ADC, der
> auch negative Spannungen messen kann.

du kannst aber auch das "untere Ende" des Spannungsteilers an VREF statt 
an GND legen, dann kann das jeder uC mit herausgeführter VREF.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Pat schrieb:
> 6,3V für die Heizung

Die sind doch Wechselspannung?


Dann sähe das an einem ATmega z.B. so aus:
1
+5V o----+---------+-------+---,
2
 ________|____     |       |   |
3
|       +5V   | x*100nF   4k7 4k7
4
|             |    |       |   |
5
|   ATmega    |   GND      |   |
6
|             |            |   |
7
|        AIN0 |-x----------)---+----------33k---> 6.3V AC
8
|             |            |   |
9
|        AIN1 |-x----------+---)---------180K---> -70V DC
10
|             |                |
11
|        AIN2 |-x------+-------)----------1M----> +300V DC
12
|             |        |       |
13
|        AIN3 |-x--+---)-------)----------1M----> +450V DC
14
|             |    |   |       |
15
|_____________|   4k7 4k7     4k7
16
         |         |   |       |
17
GND o----+---------+---+-------+----------------> GND

Zusätzlich sollte an jedem Eingang (x) folgende Schaltung eingebaut 
werden:
1
               +5V
2
                |
3
                -
4
                ^ 
5
     |          |
6
AINn |---+--1k--+---
7
     |   |      |
8
       100n*    -
9
         |      ^
10
         |      |
11
        GND    GND
* bei 6.3V 10n


Ausserdem sollten die +5V mit einer Suppressordiode gesichert sein und 
die 1M Widerstände an +300/+450V auch für diese Spannung ausgelegt sein.

Die DC-Spannungen können recht langsam abgetastet werden.
Die 6.3VAC sollten mit min. 1kHz abgetastet werden, um aus den Werten 
den Effektivwert berechnen zu können.

Edit: Vref sind 5V


Gruß

Jobst

von Pat (Gast)


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Wow! Vielen dank! Wofür ist denn die untere Schaltung? Zur 
Schwingungsdämpfung? Der Kreis für die Heizung ist Einmal 
gleichgerichtet für die Vorstufe und RIAA Entzerrung, die Endstufe läuft 
hingegen mit Wechselspannung.

Ich bräuchte noch eine Lösung zur Strommessung des Ruhestroms. Setze ch 
da am besten ein möglichst kleinen Wert ein und Messe den 
Spannungsabfall? Wie am besten?

von Pat (Gast)


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Okay, habe mir das nochmal überlegt. Den Strom messe ich indem ich die 
Differenz der Abfallenden Spannung eines bekannten Widerstandes messe, 
richtig? Dafür bräuchte ich dann jedoch 2 Analoge Eingänge?

von amateur (Gast)


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>6V, -70V, 300V, und 450V

Die meisten µC haben's nicht so mit negativen Spannungen. Wenn Du aber 
eine gemeinsame Masse zusammen bekommst, dreh' die -70V doch einfach um.
Wegen der hohen Widerstände im Spannungsteiler für 450V kommst Du 
sowieso nicht ohne Opa aus. Da kannst Du auch gleich einen zum Umdrehen 
der Polarität verwenden.

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