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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM->SHUNT-> ADC


Autor: c-link-84 (Gast)
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thematik:

ich will eine 1-w led betreiben, mehr oder weniger direkt an den 5v dc 
vom netzteil für den atmel

der plan:

von +5v über FET auf LED und auf masse,
mittels shunt und adc des atmel den strom ermitteln,
und per pwm an der basis des FET nachregeln

das problem:

muss der shunt nach dem FET in reihe zur led, oder parallel,

und bekomme ich bei der adc-messung überhaupt brauchbare werte oder muss 
ich da noch filtern da es sich ja nicht wirklich um eine analoge 
spannung handelt sondern um pwm

Autor: Florian (Gast)
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Wenn der Shunt parallel wäre, würdest Du die LED überbrücken und 
effektiv hättest Du einen Kurzschluss.

Autor: c-link-84 (Gast)
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so gesehen macht das sinn, sehr sogar...

...hat mein halbwissen erweitern können...

aber was ist mit dem messen der analogen spannung, die garkeine ist 
sondern eben pwm, wenn die pwm sehr schnell ist und der adc recht 
langsam...?

Autor: Florian (Gast)
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Operationsverstärker, Diode, Kondensator.

Mit dem OP die Spannung über dem Shunt abgreifen, danach gleichrichten 
und glätten. So solltest Du dann eine Gleichspannung mit Massebezug 
haben.

Autor: Florian (Gast)
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Moment, das war natürlich Quatsch mit dem OP. Der hat ja eine 
Verstärkung jenseits von gut und böse. Du musst die Differenz bilden das 
geht auch, allerdings kommen noch mehr Bauteile dazu.

Autor: c-link-84 (Gast)
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vielen dank erstmal,

...aber wieso OPV, wieso diode (wieso gleichrichten ist doch ein 
pulsierender gleichstrom), das mit dem kondensator als "puffer" versteh 
ich noch  halbwegs, aber müsste da nicht noch ein wiederstand dazu 
(RC-glied)

...dass sind schon ne menge bauteile, beeinflussen die nicht mein 
messergebnis ?

...entschuldige die vielen fragen, halbwissen halt...   :-)

Autor: Florian (Gast)
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So, der Tietze-Schenk hat zum Thema "Subtrahierer mit vorgeschalteten 
Impedanzwandlern" ein Schaltbild bestehend aus drei OPs. Zwei 
Impedanzwandler an den Shunt-Anschlüssen, dahinter einen OP mit 
insgesamt 4 Widerständen. Wenn die alle gleich groß sind, sollte die 
Verstärkung 1 betragen.

Autor: Florian (Gast)
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OK, Gleichrichten ist natürlich Quatsch bei dieser Art von Verschaltung. 
Durch die Impedanzwandler greifst Du das Signal mit hochohmigen 
Eingängen ab, also ohne die LED selbst zu beeinflussen. Die Spannung, 
die am Shunt abfällt ist U = R * I und das R des Shunts ist sehr gering, 
demnach ist die Spannung auch sehr gering. Du musst also so oder so 
verstärken, um den Messbereich des ADC sinnvoll nutzen zu können. Ohne 
aktive Bauteile (also nur mit Widerstsänden und Kondenstatoren) wird Dir 
das nicht gelingen.

Autor: c-link-84 (Gast)
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I = 350 mA
R(shunt) = 1 Ohm

U= 0,35 V   (soweit richtig hoffe ich)

eigentlich dachte ich das mann die 350 mV mit dem internen 10-bit adc 
des atmel (atmega8) noch ganz gut messen kann, besonders dann wenn ich 
die referenzspannung des adc per poti (spannungsteiler) in die nähe der 
0,35 V bringe...

...brauch ich wirklich soviele bauteile, geht das nicht vieleicht 
einfacher ?
...und eleminiert deine verstärker-schaltung das problem das der adc ein 
sauberes signal augibt, und keines das mit der pwm-freq. schwankt ?

Autor: Florian (Gast)
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Laut Datenblatt ist die minimale ADC-Ref. Spannung 2 V, das gäbe bei 10 
Bit eine Auflösung von knapp 2 mV. Du könntest prinzipiell, wenn der 
Shunt auf einer Seite gegen GND geschaltet ist, also das gleiche 
Bezugspotential wie der Atmega8 hat, Du zumindest ein Teil der Bauteile 
einsparst. Ich würde aber trotzdem zumindest einen Impedanzwandler bzw. 
als Verstärker geschalteten OP dazwischenschalten, da sonst der 
Kondensator auch Rückwirkungen auf die LED hat.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Welchen AVR benutzt du denn? manche haben intern einen 
differenzverstärker.

Ich würde das ganze so machen: an den Shunt schliest du ein RC-Glied an, 
welches die PWM frequenz bestmöglich unterdrückt, aber noch schnell 
genug für deine Regelung ist. Der Widerstand vom RC glied muss so 
gewählt werden, dass der innenwiderstand vom ADC das ergebnis nicht 
merklich verfälscht. Atmel gibt an, dass die ADC quelle einen 
Innenwiderstand von max. 10kOhm haben sollte für die angegebene 
Genauigkeit.

Das ganze setzt halt vorraus, dass dein AVR nen internen 
Differenzverstärker integriert hat.

Autor: Matthias (Gast)
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folgende Schaltung:

5V------o
        |
      LED
        |  D
   µC--FET
        |
       Rshunt
oV------o


Und hier willst du mittels des gemessenen Stromes über Rshunt den Strom 
auf einen Wert mittels PWM nachREGELN ????

Wenn ja, vergiss es!!

Beim EInschalten des FETs ist sofort die LED kaputt!!
Du hast zwei Möglichkeiten:
Einen Vorwiderstand der LED spendieren, so klein/groß, damit bei 
Dauerbetrieb (100%PWM) keine Grenzwerte der LED überschritten werden. 
Jetzt kannst du über das Tastverhältnis den LEDstrom einstellen: 
0..100%PWM entspricht 0..100% Strom (abh von Rvor). Hier ist aber eine 
Strommessung wohl nicht nötig..

zweitens:
Du baust einen Tiefsetzsteller ( MIT spule! die ist das wichtigste) und 
hast die LED als Last, dann geht das mit dieser Art der Strommessung:


5V -----FET------o------Spule------o
         |       | A               |
       µC        ^ Diode          LED
                 |                 |-----> zum ADC
                 |               Rshunt
GND--------------o-----------------o

Autor: c-link-84 (Gast)
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geplant war das ganze mit nem ATmega8L8

@Hauke Radtki   ...der FET wird ja nicht wirklich eingeschaltet sondern 
die ganze zeit mit pwm angesteuert

...wie sind die bauteile bei dem Tiefsetzsteller zu dimensionieren ?

vorwiderstand wollte ich nicht, weil über dem schon ne menge leistung 
abfällt (ca 0,6 Watt)

und ich hätte es etwa wie folgt aufgebaut

5V------o
        |
   µC--FET
        |
       LED
        |
       Rshunt
oV------o

Autor: Matthias (Gast)
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...der FET wird ja nicht wirklich eingeschaltet sondern
die ganze zeit mit pwm angesteuert...

Das ist totaler Blödsinn!!!
EIne PWM schaltet IMMER KOMPLETT EIN und AUS!!!!

Da funktioniert ein Transistor IMMER als Schalter!!
Da gibt es keine linear-Verluste! Deshalb nimmt man ja PWM.

Nimm deine Schaltung, leg ne richtige PWM an, und du kannst die LED 
wegschmeissen!

...nd wollte ich nicht, weil über dem schon ne menge leistung
abfällt (ca 0,6 Watt)...

Dann bleibt nur der Tiefsetzsteller!
- zu dimensionieren ist: die SPule und der Shunt,
- einen geeigneten Typ raussuchen für: Diode und FET.
- der FET braucht ne Ansteuerschaltung (bei gleicher UB, relativ 
einfahc)
- digitaler Regler, in Software realisiert..

..wird ja nicht wirklich eingeschaltet sondern
die ganze zeit mit pwm angesteue..

Kann das sein, dass du nicht wirklich Ahnung hast, worum es geht?
Dann würde ich dir die Lösung mit dem Vorwiderstand empfehlen, die ist 
einfach und überschaubar..

Schaltregler sind eine Wissenschaft für sich, und nicht mal so auf die 
Schnelle erklärt...

Autor: Matthias (Gast)
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Ach ja:
Nimmst du die Schaltung, die ich gepostet habe (Tiefsetzsteller), damm 
brauchst du WEDER ein RC-Glied, noch einen Differenzverstärker!
Du musst nur wissen, dann der ADC messen soll!!

Autor: c-link-84 (Gast)
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@Matthias, vielen dank erstmal, wahrlich habe ich von elektronik nicht 
die riesige ahnung, bin maschinenbau-student und betreibe das alles nur 
nebenbei als hobby, nicht umsonst habe ich meine kentnisse als 
halbwissen bezeichnet,


...das der FET voll durchschaltet ist mir klar,
aber im nächsten moment ist er ja gleich wieder aus,
ich bilde mir ein mal gelesen zu haben das mann eine led mittels pwm 
prinzipiell mit mehr strom (in engen grenzen) betreiben kann wenn der 
effektivwert nicht zunimmt...(Flächenintegral des Stromes über der Zeit)

...ich seh schon, so einfach wird das wohl nicht werden, es sei denn ich 
nehme doch die heizung (vorwiderstand)...

Autor: Matthias (Gast)
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...ilde mir ein mal gelesen zu haben das mann eine led mittels pwm
prinzipiell mit mehr strom (in engen grenzen) be...

Das ist soweit ja richtig, aber der Strom ist sofort ( µs bis ns ) auf 
dem Wert, der durch Bauelemente begrenzt wird. Also MUSS hier zwingend 
ein R rein!..


PS: Effektivwert ist Fläche des QUADRATES des Stromes...

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Wenn du die LED per PWM ansteuerst, kannst du den Vorwiderstand geringer 
wählen (wenn das tastverhältnis nie über einen bestimmten wert steigen 
kann).

Autor: Power (Gast)
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Guck' dir mal die Appnote 450 von Atmel an. Ist zwar ein Batterielader, 
die Funktion die du brauchst ist da aber auch drin.

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

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