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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik +/-10V mit 0-5V ADC Messen


Autor: Christopher (Gast)
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Hallo,

ich möchte gern eine Spannung zwischen +10V und -10V mit dem Analog 
Digital Wandler eines ATMega8 messen. Nur kann dieser ja leider nur 0 
bis 5V. Gibt es dafür eine einfache Lösung?

Danke

Christopher

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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Einfachste Möglichkeit:
Die Masse des ATMega8 auf -10V legen und einen Spannungsteiler mit dem 
Verhältnis 4:1 daran schalten.
Dann bezieht sich zwar die gesamte Schaltung auf -10V, aber so wäre es 
die einfachste Möglichkeit.
VCC des Controllers würde dann bei -5V liegen...

Autor: Karadur (Gast)
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Hallo

mit einem Spannungsteiler durch 4 teilen und mit einem Opamp 2,5V 
addieren.

Autor: Christopher (Gast)
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Hallo,

@Rahul
Gute Idee, hab aber leider nur 5V zur Verfügung.

Ich probier das mal mit dem Operationsverstärker.

Oder gibt es da evtl. auch fertige IC's dafür?

Danke

Autor: EZ81__ (Gast)
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Früher [tm] hätte man das mit 3 Widerständen und 5 min Rechnen erledigt. 
Heute gibt es wahrscheinlich ein Maxim-IC für EUR 27.93, das das gleiche 
tut ;)

              [+5V]
                |
                |
                R1
                |
u_in >---R3-----+------>ADC
                |
                R2
                |
              [GND]


R3 = R2 = 2* R1

u_in = +10V => u_ADC = 5V
u_in = -10V => u_ADC = 0V

Autor: Horst (Gast)
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Eingangsimpedanz der Schaltung von EZ81__ entspricht R3 + (R2 || R1). 
Wenn das kein Problem ist, gut. Wenn doch, muß ein Impedanzwandler 
davor. Im einfachsten Fall ein als Puffer (oder früher (TM) 
Spannungsfolger) beschalteter OP. Dann brauchst Du aber wieder +/- 12V.

Autor: Christopher (Gast)
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Hallo,

das ist ja gut, dankeschön. Funktioniert Super.

Autor: Uwe Bonnes (Gast)
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Der Texas Instrument INA159 ist fuer das Problem gedacht. Nur hab ich 
den Baustein leider noch nicht in "der freien Wildbahn" gesehen. Bisher 
habe ich nur Sample von TI.

Autor: Günther (Gast)
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Hi,

ich kann die Rechnung von EZ81 irgendwie nicht nachvollziehen.
Wie geht man das rechnerisch an?

Gruß,
Günther

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Bei +10V fließt durch R1 kein Strom, da auf beiden Seiten +5V liegen, 
damit ist der Spannungsteiler R2, R3 festgelegt, er muß durch 2 teilen.
Bei -10V fließt durch R2 kein Strom, damit ist R1,R3 festgelegt.

Autor: Henrik J. (henrikj)
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PSpice hilft sonst auch. Aber die Schaltung finde ich genial einfach. 
Schönes Ding.

Autor: Dirk (Gast)
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Autor: G. Nicht (Gast)
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>Heute gibt es wahrscheinlich ein Maxim-IC für EUR 27.93, das das gleiche
>tut ;)

Dennoch bevorzugen Leute diese Lösung, da es einfacher ist, 27,93 
auszugeben als eine einfache Rechenaufgabe zu lösen. Und selbst, wenn 
alle Argumente für die drei Widerstände sprechen, wird die hohe 
Geldausgabe zur Not damit begründet, IC xyz bietet noch galvanische 
Trennung.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Die Schaltung hat den kleinen Nachteil, dass sie nicht auf Masse bezogen 
ist, sondern einen Pull-Up-Widerstand für die Spannungsquelle darstellt. 
Das kann je nach Innenwiderstand der Quelle zu Fehlmessungen führen.

Wir benutzen hier den ADC AD7862-3, der (je nach -xx Bezeichnung 
unterschiedlich) intern einen solchen Spannungsteiler enthält.
http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD7862.pdf
das hat schon öfters zu kleinen Messfehlern geführt.

Autor: Günther (Gast)
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Danke!

Gruß,
Günther

Autor: Jodelautomat (Gast)
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Hi!

Sorry dass ich das wieder augreife, aber ich hab irgendwie grad nen 
Denkfehler drin:
aber irgendwie hab ich
Das sind doch nur 2 Spannungsteiler die ich überlagern kann - oder?
Z.B. R1=10kOhm und R2=R3=20kOhm(die Werte sind ja egtl egal)
also wenn ich den 5V Pfad hernehm Uaus=2/3 * 5V.
Für den Eingangszweig: Uaus=1/2 Uein.
Überlagert: Uaus=1/2Uein+2/3*5V - aba das kann ja so net hinhauen..!?

MFg

Autor: Falk (Gast)
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Pspice sagt dass es super funktioniert.

MFG
Falk

Autor: EZ81__ (Gast)
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Hallo Jodelautomat,

wenn Du die Spannungsteiler linear überlagern willst, musst Du die 
jeweils nicht berücksichtigte Spannung auf Null setzen:

U_in -> 0V:

  5V
   |
   R1
   |
   +----+---U_out_1
   |    |
   R2   R3
   |    |
   +----+
   |
   0V


5V -> 0V:

  U_in
   |
   R3
   |
   +----+---U_out_2
   |    |
   R1   R2
   |    |
   +----+
   |
   0V
 
U_out = U_out_1  +  U_out_2
      = 2.5V     +  U_in / 4

Autor: Jodelautomat (Gast)
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Oh verdammt wie peinlich - ich hab bei der Überlagerung die jeweiligen 
widerstände kuzgeschlossen . mannmann. Ich geh jetzt mal in ne Ecke und 
schäme mich.

Danke soweit.

MFG

Autor: Jan Pioske (-jan_)
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Hallo!

Hab da ein ähnliches Problem, muss nämlich ein Audiosignal (denke mal 
1Vss, nicht gemessen) digitalisieren. Dafür bräuchte ich auch einen 
relativ schnellen ADC sowie dazugehörigen DAC, der die Bitmuster 
hinterher wieder korrekt in eine Wechselspannung wandelt. Ich hab sowas 
sogar schonmal in einem IC (A/D, D/A) gesehen, allerdings nur mit I2C 
Bus bei 100kHz, was für Audio ein wenig langsam ist. So 8-16kHz 
Samplerate sollten schon drin sein bei 8 Bit.
Kennt jemand vielleicht die (oder das) entsprechende IC oder hat ne 
Lösung für mein Problem?
Danke schonmal,

Gruß Jan

Autor: Thomas S. (Gast)
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Ein fertiger Audio Codec ? Gibts z.B. bei Texas Instruments, Analog 
Devices etc. in 12-16 Bit......

Thomas

Autor: ADC (Gast)
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Die Schaltung sollte noch um 2 Schottky-Dioden ergänzt werden um den ADC 
vor Überspannungen (z.B. wenn Uin = +/- 15V) zu schützen.

Achtung:
Je größer R3 desto größer auch der ADC-Messfehler (ADC-Innenwiderstand)!
Zu klein darf er auch nicht sein, da dieser ggf. den Diodenstrom 
begrenzt.


              [Vref]   [Vref]      Vref = +5V
                |       |
                |      ---
                R1     / \
                |       |
u_in >---R3-----+-------+----->ADC
                |       |
                R2     ---
                |      / \
                |       |
              [GND]   [GND]


R3 = R2 = 2* R1

u_in = +10V => u_ADC = 5V
u_in = -10V => u_ADC = 0V

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