Hallo Zusammen, Ich benötige ein bisschen hilfe, Ich habe eine Frage zu dem angehängten Schaltplan. (Ja ich hätte auch den Hersteller anschreiben können, aber versuche es erstmal hier) Und zwar geht es um Seite 3 Bereich A-C von 1 bis 8. Die Schaltung soll an den jeweils freigeschalteten Ausgängen einen Widerstandswert über Widerstand R135 an den Atmel geben. (Zur Erklärung, Common ist eine 24V externe Spannung die über V54 freigeschaltet wird und von den Ausgängen A(0) - A(23) an den Klemmen Ausgegeben wird) Wenn ich den Schaltplan lese, Bereich A8. Ich verstehe das so: "Messen" hängt am Ausgang eines Atmegas und wird auf HIGH gezogen, nun gibt doch der V30 (BCR135W) die 3.3V über V14 (BAS70-05) und V32 (BSS84) über den Widerstand R105 (332 Ohm) auf die Leitung "Common". Gehen wir davon aus, an Ausgang A(0) hängt ein Widerstand mit 50 Ohm, nun wird der Mosfet für A(0) auf High gezogen und es liegen dann 3.3V auf "Common" und dem Widerstand. Nun liegen ja (Schaltplan im Bereich B5) auf Common die 3.3V?!? (Oder weniger wegen dem Spannungsabfall??) an, gehen über den Widerstand R135 (10kOhm) (V11 BZX843V3 sorgt wohl das es bei den 3.3V bleibt? oder wie?) und gehen dann auf die Leitung "R_MESS" das ist dann ein Eingang am Atmel (ADC) Stimmt das so wie ich mir das denke? Wir könnte denn eine Widerstandsberechnung für den Atmel aussehen um zu messen, ob an A(0) nun wirklich 50Ohm angeschlossen sind? Kenne bisher nur Spannungsteiler, aber das ist ja keiner? Grüße, Daniel
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Daniel S. schrieb: > Gehen wir davon aus, an Ausgang A(0) hängt Wo ist dieses A(0)? Ich sehe da nur A(1)..A(26). Ich nehme zum erklären einfach mal an, der 50R wäre am A(18). Daniel S. schrieb: > Nun liegen ja (Schaltplan im Bereich B5) auf Common die 3.3V?!? (Oder > weniger wegen dem Spannungsabfall??) Auf Common liegen (wenn die nicht über den V54 aus Ubatt kommt) ca. 3V (wegen Uf von V14 und dem Spannungsabfall am V32), WENN(!!) kein Strom über irgendwelche A(xx) entnommen wird. Daniel S. schrieb: > Kenne bisher nur Spannungsteiler, aber das ist ja keiner? Doch, das ist einer: diese 3V "Spannungsquelle" für Common hat einen Innenwiderstand von 332 Ohm. Und dieser Innenwiderstand ergibt zusammen mit den besagten 50 Ohm laut der üblichen Spannungsteilerformel noch 3V*50/382 = 0,4V. Und diese 0,4V gehen dann über den R135 zum ADC.
1 | R105 |
2 | 3V ---332R---o--------------R153----> ADC |
3 | | | |
4 | 50R | 0,4V |
5 | | V |
6 | GND ---------o---------------------> |
EDIT: Screenshot vergessen...
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Daniel S. schrieb: > Die Schaltung soll an den jeweils freigeschalteten Ausgängen einen > Widerstandswert über Widerstand R135 an den Atmel geben. Was meinst du damit? Atmel ist jetzt MicroChip und kann an seinen Eingängen nur Spannung. > Und zwar geht es um Seite 3 Bereich A-C von 1 bis 8. Dort stehen im Bereich 1-3 nur irgendwelcher Texte zur Systembusbelegung und der Zeichnungskopf. Wo genau meinst du?
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Lothar M. schrieb: > Daniel S. schrieb: >> Gehen wir davon aus, an Ausgang A(0) hängt > Wo ist dieses A(0)? Ich sehe da nur A(1)..A(26). Ich nehme zum erklären > einfach mal an, der 50R wäre am A(18). > > Daniel S. schrieb: >> Nun liegen ja (Schaltplan im Bereich B5) auf Common die 3.3V?!? (Oder >> weniger wegen dem Spannungsabfall??) > Auf Common liegen (wenn die nicht über den V54 aus Ubatt kommt) ca. 3V > (wegen Uf von V14 und dem Spannungsabfall am V32), WENN(!!) kein Strom > über irgendwelche A(xx) entnommen wird. > > Daniel S. schrieb: >> Kenne bisher nur Spannungsteiler, aber das ist ja keiner? > Doch, das ist einer: diese 3V "Spannungsquelle" für Common hat einen > Innenwiderstand von 332 Ohm. Und dieser Innenwiderstand ergibt zusammen > mit den besagten 50 Ohm laut der üblichen Spannungsteilerformel noch > 3V*50/382 = 0,4V. > > Und diese 0,4V gehen dann über den R135 zum ADC. > >
1 | > R105 |
2 | > 3V ---332R---o--------------R153----> ADC |
3 | > | | |
4 | > 50R | 0,4V |
5 | > | V |
6 | > GND ---------o---------------------> |
7 | > |
> > EDIT: Screenshot vergessen... vielen lieben Dank, das ist mal eine verständliche und Ausführliche Antwort! :) Ja meinte eigentlich A(1) - A(23) :-) Stimmt eigentlich, mich hatten die doppelten Widerstände irritiert, weil wir haben ja die 332R als Innenwiderstand zu den 50R und dann R153 mit 10kOhm zum ADC (Die 50R sind Variabel und variieren) Dann war ich nur "fast" auf dem Holzweg, ist dann R153 mit 10Kohm für die Messung am ADC Relevant?
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Daniel S. schrieb: > Dann war ich nur "fast" auf dem Holzweg, ist dann R153 mit 10Kohm für > die Messung am ADC Relevant? Wenigstens einen Kondensator solltest du dahinter spendieren, damit genügend Ladung zur Verfügung steht, um parasitäre Kapazitäten von Mux und S&H zügig umzuladen, ohne einen nennenswerten Spannungsabfall zu erzeugen.
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Daniel S. schrieb: > ist dann R153 mit 10Kohm für die Messung am ADC Relevant? Nein. Oder doch, ja. Im Prinzip ist der 10k niederohmig genug, um die 10 Bits Genauigkeit des ADC nicht kaputt zu machen. Der nachgeschaltete 150pF Kondensator hilft dabei ein wenig. Aber er hat (wie erwähnt) eigentlich zu wenig Kapazität. Denn der Eingangs-Sample-Kondensator des µC hat ca. 15pF und der muss während der Sample-Zeit des ADC aufgeladen werden. Diese Sample-Zeit ist je nach gewählter ADC-Taktfrequenz unterschiedlioch lang. Und wenn dieses RC-Glied aus R152 und dem C108 es in dieser Zeit nicht schafft, den Sample-Kondensator aufzuladen, dann misst du eine falsche Spannung, und zwar (Achtung jetzt kommts!!) abhängig davon, welche Spannung du mit dem ADC-Multiplexer vorher ausgewählt hast. Wenn du da mit höchster Taktfrequenz wandelst, dann würde ich den Kondensator auf 10nF "aufbohren". Wenn du diesen "Mitschlepp-Effekt" mal selber kennenlernen willst, dann mach dazu einfach mal so einen Aufbau:
1 | +5V --o---------- AD0 |
2 | | Poti |
3 | - 10k |
4 | | | |
5 | | |<--R1-o-- AD1 |
6 | | | | |
7 | - === C1 |
8 | | | |
9 | GND --o-------o-- AD2 |
Und dann nimm mit R1 = 470k und ohne C1 Messreihen des Wandlungsergebnisses vom AD1 auf mit den Potistellungen auf null, viertel, halb, dreiviertel und wandle: 1. nur den AD1 2. abwechselnd den AD0 und den AD1 3. abwechselnd den AD2 und den AD1 4. in der Reihenfolge AD0, AD1, AD2 5. wie 4. aber rückwärts Wie sehen die Messreihen aus? Was passiert, wenn du R1 = 4k7 einbaust? Was passiert, wenn du R1 = 470k und C1 = 10nF Kondensator einsetzt?
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Lothar M. schrieb: > Daniel S. schrieb: >> ist dann R153 mit 10Kohm für die Messung am ADC Relevant? > Nein. Oder doch, ja. > > Im Prinzip ist der 10k niederohmig genug, um die 10 Bits Genauigkeit des > ADC nicht kaputt zu machen. Der nachgeschaltete 150pF Kondensator hilft > dabei ein wenig. > > Aber er hat (wie erwähnt) eigentlich zu wenig Kapazität. Denn der > Eingangs-Sample-Kondensator des µC hat ca. 15pF und der muss während der > Sample-Zeit des ADC aufgeladen werden. Diese Sample-Zeit ist je nach > gewählter ADC-Taktfrequenz unterschiedlioch lang. Und wenn dieses > RC-Glied aus R152 und dem C108 es in dieser Zeit nicht schafft, den > Sample-Kondensator aufzuladen, dann misst du eine falsche Spannung, und > zwar (Achtung jetzt kommts!!) abhängig davon, welche Spannung du mit dem > ADC-Multiplexer vorher ausgewählt hast. Wenn du da mit höchster > Taktfrequenz wandelst, dann würde ich den Kondensator auf 10nF > "aufbohren". > War ein guter Punkt! habe nun von 15pF auf 15nF getauscht. Ich habe jetzt mal die Schaltung der Platine gemessen und bin etwas verwirrt. (Gemessen ohne Stromabnahme) Vor dem Widerstand R105 (332R) kommen von den 3.3V noch 2,91V an. Nach R105 kommen 2,74V an R135 (10kOhm) an. (Gemessen mit Stromabnahme) Nun habe ich mal ein Widerstand mit 1,0 Ohm am Ausgang angeschlossen und gerechnet: 3.3V*1,0Ohm/332Ohm = 0,00993V.... Wenn ich nun Messe zwischen R102 (332R) und vor dem R135 (10kOhm), kann ich 0,009v messen, nach dem R135 (10kOhm) kann ich 0,021v messen. Nach dem ich 150pF gegen 10nF getauscht habe, misst mein ADC nun fast 0,022V... Warum erhöht sich der Spannungsabfall und wie kann ich das in meiner Formel berücksichtigen? denn wenn ich nun Rechne: ADC Wert: 27 3,3V/4095*27(ADC) = 0,0217V Spannungsabfall = 3,3V-0,021V = 3,279V 332R * 0,021V / 3,279V = 2.126xxx Ohm... Liegt der zusätzliche Spannungsabfall evtl. an dem 10k Widerstand oder der Diode? Danke schön! :)
Daniel S. schrieb: > Wenn ich nun Messe zwischen R102 (332R) und vor dem R135 (10kOhm), kann > ich 0,009v messen, nach dem R135 (10kOhm) kann ich 0,021v messen. > Nach dem ich 150pF gegen 10nF getauscht habe, misst mein ADC nun fast > 0,022V... Du krebst da in arg unangenehmen Bereichen herum. Mal davon abgesehen, dass das der ADC nicht mehr sinnvoll oder zuverlässig wandeln können wird. Du darfst in diesen Bereichen ruhig auch die Anzeige deines Messgeräts bezweifeln. Oder solltest wenigstens das Datenblatt des Messgeräts genau anschauen und die Messergebnisse danach bewerten. > Wenn ich nun Messe zwischen R102 (332R) und vor dem R135 (10kOhm), kann > ich 0,009v messen, nach dem R135 (10kOhm) kann ich 0,021v messen. > Nach dem ich 150pF gegen 10nF getauscht habe, misst mein ADC nun fast > 0,022V... Also mit dem 1000x "größeren" Kondensator keine messbare Änderung, denn 0,021V sind im Rahmen der Messgenauigkeit das selbe wie 0,022V. Weil nach rechts vom Widerstand mehr Spannung ist als links, muss ein Strom von rechts nach links fließen. Somit kommt da entweder 1. etwas vom µC zurück, oder 2. die Masse ist unsauber verlegt und verursacht einen Offset. > Liegt der zusätzliche Spannungsabfall evtl. an dem 10k Widerstand Von 0,009V nach 0,022V ist für mich kein Spannungsabfall, sondern ein Spannungsanstieg. > oder der Diode? In diesen µV-Bereichen wo du dich herumtummels musst du dich durchaus mit Effekten wie Leckströmen oder Fotostromerzeugung oder Thermospannungen beschäftigen. Oder anders herum: diese Schaltung ist schlicht nicht für die annähernd halbwegs zuverlässige Messung eines 1 Ohm Widerstands geeignet.
Lothar M. schrieb: > Daniel S. schrieb: >> Wenn ich nun Messe zwischen R102 (332R) und vor dem R135 (10kOhm), kann >> ich 0,009v messen, nach dem R135 (10kOhm) kann ich 0,021v messen. >> Nach dem ich 150pF gegen 10nF getauscht habe, misst mein ADC nun fast >> 0,022V... > Du krebst da in arg unangenehmen Bereichen herum. Mal davon abgesehen, > dass das der ADC nicht mehr sinnvoll oder zuverlässig wandeln können > wird. Du darfst in diesen Bereichen ruhig auch die Anzeige deines > Messgeräts bezweifeln. Oder solltest wenigstens das Datenblatt des > Messgeräts genau anschauen und die Messergebnisse danach bewerten. > >> Wenn ich nun Messe zwischen R102 (332R) und vor dem R135 (10kOhm), kann >> ich 0,009v messen, nach dem R135 (10kOhm) kann ich 0,021v messen. >> Nach dem ich 150pF gegen 10nF getauscht habe, misst mein ADC nun fast >> 0,022V... > Also mit dem 1000x "größeren" Kondensator keine messbare Änderung, denn > 0,021V sind im Rahmen der Messgenauigkeit das selbe wie 0,022V. Doch es hat Messgenauigkeit zumindest für mein Sampling gebracht, die Werte springen nicht so extrem rauf und runter. :) > Weil nach rechts vom Widerstand mehr Spannung ist als links, muss ein > Strom von rechts nach links fließen. Somit kommt da entweder > 1. etwas vom µC zurück, oder > 2. die Masse ist unsauber verlegt und verursacht einen Offset. Ja genau, Also das "Problem" scheint auf der Strecke vom µC Pin zum 10K Widerstand zu liegen, die wege sind aber so minimal kurz. Wenn ich die Messstrecke nicht aktiviere, misst der µC 0,054V im Leerlauf, konnte das mit dem Oszi gegenprüfen. Ich frage mich woher das nur kommt... >> Liegt der zusätzliche Spannungsabfall evtl. an dem 10k Widerstand > Von 0,009V nach 0,022V ist für mich kein Spannungsabfall, sondern ein > Spannungsanstieg. Ja okay, klar ein Spannungsanstieg, habe anders gerechnet. >> oder der Diode? > In diesen µV-Bereichen wo du dich herumtummels musst du dich durchaus > mit Effekten wie Leckströmen oder Fotostromerzeugung oder > Thermospannungen beschäftigen. > Oder anders herum: diese Schaltung ist schlicht nicht für die annähernd > halbwegs zuverlässige Messung eines 1 Ohm Widerstands geeignet. Ja ich weiß, ich weiß aber auch anhand der Platine, das die Schaltung funktioniert und auf 0,5 Ohm mit der "Original Firmware" misst. Aber mal eine andere Frage, für die Ausgänge ist es Wichtig, das bei der Messung nicht mehr als 10mA am Ausgang fließen. Jetzt kann ich ja die 332R schlecht "verkleinern" um mehr genauigkeit zu bekommen, denn dann fleißt ja mehr Strom.... Ein Teufelskreis! :D
Daniel S. schrieb: > für die Ausgänge ist es Wichtig, das bei der Messung nicht mehr als > 10mA am Ausgang fließen. Und 10mA an 1 Ohm sind halt nur 10mV... > die Schaltung funktioniert und auf 0,5 Ohm mit der "Original Firmware" misst. 5mV sind aber eben hart am oder schon über dem Limit der beteiligten Komponenten. Denn der AVR kann die 10 Bit schon nur grenzwertig und bei 5V Referenz sind die 5mV grade mal 1 LSB. > Doch es hat Messgenauigkeit zumindest für mein Sampling gebracht, die > Werte springen nicht so extrem rauf und runter. :) Ja, klar. Du kannst jetzt noch 100 Messungen machen und mitteln, dann kannst du dir noch eine höhere Auflösung hergaukeln und beser als 10 Bit auflösen. Aber Achtung: ich habe nichts von "Genauigkeit" (Langzeitstabilität, Drift, Temperaturabhängigkeit, ...) geschrieben, denn die wird durch solchen Hokuspokus nicht besser.
Hallo ;-) So, habe gestern einige Messungen gemacht und die Schaltung mal Simpel am Breadboard nachgebaut, diesmal mit einem STM32F103 Bluepill und 12Bit ADC... letztlich lief's dann auch mit dem Atmel (zwar ungenauer aber lief) Eigentlich stimmt alles so, das Problem war aber R135 mit 10kOhm: (Was ich absolut nicht nachvollziehen kann) Bis vor dem 10kOhm Widerstand lagen bei 1.0Ohm 0,011mV an. Ohne die Schaltung liegen am uC Pin 1,4xxV an, baue ich die BZX84C3V3 Diode und die 10nF ein, bekomme ich wie gewünscht die Forward-Spannung 0.9V @ 10mA. Baue ich nun die 10kOhm wieder ein und schließe die Schaltung mit 1,0 Ohm Last, erhalte ich 0,011mV Spannungsabfall VOR dem 10kOhm, nach dem 10kOhm kommen dann plötzlich 0,024mV an.... Habe testweise die Diode ausgebaut, immer noch 0,029mV... (Die 0,029mV sind Random) Ich habe dann mal die 10kOhm gegen 0R ersetzt und habe nun auch am uC Pin 0,011mV, siehe da, der STM32F103 hat dann 0,99763xxx Ohm ausgerechnet am Breadboard. Habe auf der Platine ebenfalls 0R eingesetzt, läuft mit dem xMega und ca 0,6 Ohm genauigkeit, wie du sagtest, 10 Bit reichen als "Schätzeisen" Aber irgendwie verstehe ich noch nicht, wie der Spannungsanstieg hinter dem 10kOhm zustande kommen kann... Grüße, Daniel
Daniel S. schrieb: > Die Schaltung soll an den jeweils freigeschalteten Ausgängen einen > Widerstandswert über Widerstand R135 an den Atmel geben. Na ja. Analogeingänge können nur Spannung messen. Daniel S. schrieb: > Gehen wir davon aus, an Ausgang A(0) hängt ein Widerstand mit 50 Ohm, > nun wird der Mosfet für A(0) auf High gezogen und es liegen dann 3.3V > auf "Common" und dem Widerstand. > Nun liegen ja (Schaltplan im Bereich B5) auf Common die 3.3V?!? (Oder > weniger wegen dem Spannungsabfall??) an, gehen über den Widerstand R135 > (10kOhm) (V11 BZX843V3 sorgt wohl das es bei den 3.3V bleibt? oder wie?) > und gehen dann auf die Leitung "R_MESS" das ist dann ein Eingang am > Atmel (ADC) Na ja. Die Schaltung strotz vor Designfehler absoluter Laien. V54 würde UBatt auf COMMON legen. MESSEN legt uber den BSS84 die von den 3.3V uber Schottky-Dioden gegen Rückstrom gesicherten 3V über 3.3kOhm an COMMON und damit deinen Zünder der mit 50 Ohm über 'ihren' V11 etc. gegen Masse geht. Selbst bei Kurzschluss fliesst nicht mehr als 3V/332Ohm=9mA, an 50 Ohm entstehen maximal 0.4V und bei offenem Zünder sind zumindest noch 10k nach Masse Der uC soll diese Spannung messen über Analogeingang U_ZUEND, da aber an COMMON beim Zünden bis 24V anliegen schaltet man einen Spannungsteiler 100k/3k48 vor den Analogeingang der aus 24V nur 0.8V macht, aus den zu messenden 400mV werden gerade mal noch 13mV, der uC wird auf 0.1mV auflösen können. Daher gibt es den zweiten Analogeingang R_MESS der die COMMON Spannung direkt abbekommt aber über 3.3V (real über 1.5V) nicht mehr messen kann wegen V11. R_MESS misst also die niedrigen Spannungen bei der Prüfung U_ZUEND die hohe beim Zunden. Fehler entstehen durch R1 und die teils hohen Einschalteiderstände der MOSFETs. Murks ist die Schaltung weil es BSS48 mit -3V am Gate angesteuert wird, aber erst für 10V ein spezifiziertes RDSon erreicht, und weil all die NDT5867 mit 3.3V angesteuert wird um COMMON sicherheitshalber kurzzuschliessen oder den Zünder ausgewählt an Masse zu legen, der aber erst für 4.5V spezifiziertes RDSon hat. Mit MOSFETs die bei 2.5/2.7/2.8V definierte RDSon hätten wäre die Schaltung besser. Die Schaltung enthält immerhin Vorkehrungen um den Zündkreis spannungslos zu schalten, zu messen ob ein Zünder dran hängt ihne ihn auszulösen, zu zünden und dabei die Spannung zu messen.
Daniel S. schrieb: > Ohne die Schaltung liegen am uC Pin 1,4xxV an Direkt am µC-Pin? Der sollte, wenn passend konfiguriert, eigentlich hochohmig sein und sich vom Innenwiderstand der Messgeräts auf 0V ziehen lassen. Ist da "am µC Pin" noch weitere Beschaltung beteiligt? > Eigentlich stimmt alles so, das Problem war aber R135 mit 10kOhm: > (Was ich absolut nicht nachvollziehen kann) Nein, das Porblem kommt nicht vom R135. Er bringt es nur an den Tag! > Aber irgendwie verstehe ich noch nicht, wie der Spannungsanstieg hinter > dem 10kOhm zustande kommen kann... Kommt der Strom aus dem µC-Eingang? Was misst du da am R135, wenn du den µC-Pin anhebst? > Ich habe dann mal die 10kOhm gegen 0R ersetzt Na, denn solltest du aber zusehen, dass da nicht einer mal Ubatt auf Common legt, indem er wie gesagt den V54 einschaltet. > und habe nun auch am uC Pin 0,011mV Bist du da um 3 Zehnerpotenzen verrutscht? Oder kannst du tatsächlich 11µV messen? > siehe da, der STM32F103 hat dann 0,99763xxx Ohm ausgerechnet > am Breadboard. 1. Du brauchst da nicht die Nachkommastellen bis aufs pico-Ohm angeben. 2. Der hat sich das herfabuliert, weil er laut Datenblatt eigentlich gar nicht so gut ist. 3. Dein Steckbrettaufbau hat in der Summe schon Übergangswiderstände in dieser Größe. 4. Glück gehabt. Michael B. schrieb: > Designfehler absoluter Laien. Sie ist ein ziemliches Gebastel, wo man sich hinterher wundert, das es doch tatsächlich irgendwie funktioniert.
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