Hi! Ich hoffe ich finde hier jemanden der sich mit der Beschaltung von OpAmps besser auskennt als ich im Moment. Ich möchte die Spannung eines 12V Bleiakkus möglichst gut aufgelöst mit dem ADC eines AVR messen. Als Referenz soll entweder die stabilisierte Betriebsspannung von 5V oder die AVR-interne Referenzsspannung (2,56V oder wieviel die genau hat) dienen. Ich bekomm's aber nicht hin, dafür eine entsprechende Schaltung zu entwerfen und zu dimensionieren. Wer kann mir helfen? Mit Schaltplan, vielleicht auch mit Berechnungen damit ichs beim nächsten Mal selber kann? Natürlich könnte man auch einfach mit einem Spannungsteiler an den ADC, aber dann verlier ich die Hälfte der Auflösung wegen der "unteren" 10V, die immer mitgemessen würden. Ein 12V-Bleiakku mit unter 10V ist ein so gut wie toter Bleiakku, sollte also nie vorkommen (möchte nicht messen wie tot er ist ;) ). Plan B ist die Nutzung des AVR-internen Differenzverstärkers. Externe Referenz an einen ADC Port, die heruntergeteilte Akkuspannung an einen anderen. Wenn man den Spannungsteiler passend berechnet oder die Referenz entsprechend wählt bekommt man so auch die 10V weg vom Ergebnis. Mich stört daran aber der Nachteil, daß ich einen ADC Kanal bzw. ein Portpin verliere. Außerdem können das auch nur die "dicken" AVRs, der geplante Mega8 z.b. kann das nicht (hat keine differentiellen Inputs). Danke schon mal im Voraus! :) Ben
Wenn du nicht den AVR-internen Differenzverstärken nutzen möchstest, dann bau dir doch einen selbst mit einem OpAmp auf. Schaltungen findest du zur Genüge im Netz.
kann mir jemand mit der dimensionierung helfen? wie sowas in etwa aussieht weiß ich doch, aber irgendwie fehlt mir im moment noch das logische verständnis wie die ganze widerstände zusammenarbeiten. ich brauch ja einerseits die 10-16v differenz als auch die empfindlichkeit/verstärkung, beides muß sich ja allein mit den widerständen festlegen lassen.
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Am einfachsten geht es mit einem einfachen Spannungsteiler mit 10k und 50k von der Batteriespannung nach -50V. Eine Möglichkeit, die mit nur 5V auskommt, steht im Anhang. Der OPV muss Rail-to-Rail sein, also bspw. ein TS912. Die Verstärkung ist negativ, d.h. aus 10V werden 5V und aus 16V 0V, was man aber kein Problem sein sollte. Das Ganze geht auch mit einem Single-Supply-OPV (z.B. LM358), wenn man als Referenzspannung für den ADC die 2,56V nimmt und diese anstelle der 5V an den nichtinvertierenden Eingang des OPV schaltet. Die Widerstände müssen dann so dimensioniert werden, dass R2=32/75·R1 und R3=32/93·R1 ist. Da die interne Referenzspannung der AVRs relativ großen Exemplar- streuungen unterliegt, ist aber die obige Variante vorzuziehen.
erstmal danke für eure antworten. eine hilfsspannung von -50v zu erzeugen fällt aus wegen ist nicht g. ich werde mal schauen was ich noch an exotischen opamps in der bastelkiste habe, vielleicht ist ja ein rail-to-rail dabei. den TS912 kenne ich gar nicht. LM358 habe ich bestimmt noch ein paar rumliegen. beträgt der ausgangspegel bei der modifizierten variante zur nutzung der AVR-referenzspannung auch 5-0V bei 10-16V eingang? die genauigkeit bzw. eine offsetspannung kann ggf. per software kalibriert werden, das ding soll nicht in serienproduktion gehen. daß die schaltung das messergebnis invertiert find ich nicht besonders schön, würde es aber in kauf nehmen und per software korrigieren. wie sieht es denn mit der linearität der oben gezeigten schaltung aus, taucht das was als messverstärker? und wie kommt man auf die angegeben faktoren zur berechnung von R2 und R3 (also die 32/75 und 32/93)?
ok opamp-mäßig sieht es in meiner bastelkiste sehr mau aus. ich werd wohl ein paar rail-to-rail opamps bestellen müssen, hat jemand eine übersicht gut erhältlicher typen welche besonders gut sind oder wo zwei in einem gehäuse stecken? welche verbaut ihr so mit denen ihr gute erfahrungen habt? LM358 habe ich im überfluß, LT1220 auch noch welche, aber der einzige etwas exotische ist ein OP270 im keramikgehäuse.
Ben schrieb: > eine hilfsspannung von -50v zu erzeugen fällt aus wegen ist nicht g. Gut, habe ich auch nicht wirklich erwartet ;-) > den TS912 kenne ich gar nicht. Das ist so ziemlich der billigste Rail-to-Rail-OPV. > LM358 habe ich bestimmt noch ein paar rumliegen. beträgt der > ausgangspegel bei der modifizierten variante zur nutzung der > AVR-referenzspannung auch 5-0V bei 10-16V eingang? Nein. Beim LM358 reicht die Ausgangsspannung nur von 0V bis etwa 3,5V (bei 5V Versorgungsspannung). Um trotzdem den vollen 10bit-Wertebereich des ADC zu nutzen, reduziert man einfach dessen Referenzspannung auf einen Wert unter 3,5V, also bspw. auf die 2,56V die der AVR schon von sich aus zur Verfügung stellt. Die OPV-Schaltung wird deswegen so dimensioniert, dass sie genau die 0-2,56V liefert, so dass für den Eingangsspannungsbereich von 10-16V der volle digitale Wertebereich des ADC von 0-1023 genutzt wird. > daß die schaltung das messergebnis invertiert find ich nicht besonders > schön, würde es aber in kauf nehmen und per software korrigieren. Irgendetwas wirst du mit dem ADC-Wert sowieso rechnen. Durch die Invertierung musst du eben irgendwo ein Vorzeichen ändern. Man könnte die Schaltung auch nichtinvertierend aufbauen, dazu bräuchte man aber mindestens zwei zusätzliche Widerstände. > wie sieht es denn mit der linearität der oben gezeigten schaltung aus, > taucht das was als messverstärker? Die durch die hohe Differenzverstärkung von OPVs von (10000 beim TS912 und 100000 beim LM358) und die starke Gegenkopplung in der Schaltung ist der Linearitätsfehler deutlich geringer als die Auflösung des ADC, so dass er überhaupt nicht in Erscheinung tritt. > und wie kommt man auf die angegeben faktoren zur berechnung von R2 und > R3 (also die 32/75 und 32/93)? Man rechnet zuerst die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung allgemein aus, z.B. mit dem Knotenpotentialverfahren http://de.wikipedia.org/wiki/Netzwerkanalyse_%28Elektrotechnik%29#Knotenpotentialverfahren Dann setzt man nacheinander die gewünschten Endwerte der Ein- und Ausgangsspannung (erst 10V und 2,56V, dann 16V und 0V) ein und erhält dadurch zwei Gleichungen mit den Unbekannten R1, R2 und R3. Dieses Gleichungssystem löst man nach R2 und R3 auf. > hat jemand eine übersicht gut erhältlicher typen welche besonders gut > sind oder wo zwei in einem gehäuse stecken? Die von mir berits genannten sind gut genug, billig und in praktisch jedem Elektronikversand erhältlich. Weitere gängie Typen findest du bspw. hier: http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente#Operationsverst.C3.A4rker > LM358 habe ich im überfluß, LT1220 auch noch welche, aber der einzige > etwas exotische ist ein OP270 im keramikgehäuse. Der LT1220 und der OP270 sind nicht geeignet, da die Ausgangsspannung nicht bis 0V herunter reicht. Du würdest also am unteren Ende ein Stück des ADC-Messbereichs verschenken.
danke erstmal, ich werd die schaltung mal aufbauen und testen sowie ich einen passenden opamp bekomme.
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