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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wechselspannung mit PIC messen


Autor: Michael (Gast)
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Hallo allerseits,

ich möchte mit einem uC eine Wechselspannung (fmax: 10kHz) messen und 
brauch da "mal eben" einen Rat.
Als uC sollte ein PIC zum Einsatz kommen. Grund hierfür: Ich hab schon 
PICs programmiert (in ASM, C wäre bzgl. PICs Neuland für mich aber 
sicherlich umsetzbar, kenne C ja so schon vom Computer) und kenn mich 
ein wenig mit denen aus. Die Wechselspannung (eigentlich Mischspannung, 
Sinus mit eventuell, nicht unbedingt, überlagerter Gleichspannung), die 
gemessen werden soll, kann betragsmäßig bis zu 30V gegen Masse aufweisen 
(bsp: 5V Gleichanteil + 50V p2p Sinus, also von -20V bis +30V in diesem 
Falle).

Meine Idee bisher: Mittels OPs die Spannung verkleinern und anheben. Der 
uC wird mit 5V versorgt sodass ich ja mit dem internen ADC bis zu 5V 
messen kann. Angehoben werden soll halt die Spannung weil ich mit dem 
PIC so ja keine Wechselspannung messen kann, zumindest negative 
Potentiale wäre ein Problem. Überlegt hab ich mir einen Invertierer (da 
ich ein V < 1 brauche) mit folgender Beschaltung:

Eingangswiderstand: 1200 kOhm (1meg+200k)
Rückkopplungswiderstand: 100 kOhm
Zusätzlich über 200 kOhm kommen an den negativen Eingang noch die 5V des 
PICs (Subtrahierer mit nur 50% gewichteten 5V, d.h. das Signal wird um 
2.5V verschoben)

Nachfogend kommt noch ein Invertierer mit V = 1 (10 kOhm) damit ich auch 
bzgl. Masse eine positive Spannung hab.

Meine Frage, die sich mir hierbei stellt ist eigentlich nur, ob das OK 
ist oder ob ich da mit Kanonen auf Spatzen schieße? Ich mein, so ein OP 
benötigt ja auch eine negative Versorgung (ist mit ICL7660 geplant) und 
mit den ganzen Widerständen kommt da schon was zusammen...vielleicht 
gehts noch leichter.

Autor: Maik Werner (werner01)
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na wasn jetzt? wenns ne wechselspannung ist ,dann würde ich 
gleichrichten,
oder du nimmst zwei Pic's(ne nur ein Spass) oder wie oder was?

Autor: Michael (Gast)
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Gleichrichten ist auch nicht wirklich gut da ich mich u.a. für den 
Signalverlauf/Signalform interessiere und das geht beim Gleichrichten 
meist flöten.

Autor: Der verrückte Professor (Gast)
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>Gleichrichten ist auch nicht wirklich gut da ich mich u.a. für den
>Signalverlauf/Signalform interessiere und das geht beim Gleichrichten
>meist flöten.

Dann halt nur ein bisschen gleichrichten :) Und wenn du dann noch 
Marmelade dazunimmst, mmmmhh :)

Autor: TrippleX (Gast)
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Spannungsteiler uns Messgleichrichter konnte Funzen

Autor: Maik Werner (werner01)
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Senf ist auch nicht übel? nein vieleicht geht das mit nem pass ader so.
Marmelade klebt leidet aber bestimmt auch strom.

Autor: Ulrich (Gast)
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Abhängig davon welches PIC Modell man hat, geht einem da schnell der 
Speicher (RAM) aus, die Auswertung wird man also vermutlich in Echtzeit 
machen müssen. Da kann einem auch die Rechenzeit knapp werden, wenn man 
keinen Hardware-multiplizierer hat.
Wenn die Gleichspannung im Vergleich zur Wechselspannung relativ groß 
ist, wäre es sinnvoll den Gleichspannung und Wechselspannungteil per 
Kondensator zu trennen.

Um die Negative Versorgungsspannung sollte man herumkommen, wenn man 
eine Rail-Rail OP nimmt. So etwa wie den ICL7660 sollte man bei so 
hochohmigen schaltungen vermeiden, denn der erzugt recht viel Störungen 
die Kapazitiv eunkoppeln können.

Autor: Franko Phil (sgssn)
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Hallo Michael

grundsätzlich ist die Vorgehensweise ok. Aber zeig mal etwas konkreter 
eine Skizze deines Schaltplans. Vorallem die Eingangsstufe mit 
invertierendem OP.

Gerhard

Autor: Dieter Werner (dds5)
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fmax 10kHz und dann noch die Signalform analysieren ... da wird aber 
schon ein PIC24H oder dsPIC33 fällig um das erreichen zu können.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Willst beide Spannungsanteile messen oder nur den 
Wechselspannungsanteil?
Den kann man mittels Hochpass aus dem Spannungsgemisch herausfiltern.
Sehe ich es richtig, dass du eine Eingangsspannung von 60Vpp haben 
kannst?
Die sollte man dann mittels Spannungsteiler auf 2,5Vpp herunterteilen. 
Diese Spannung kann man dann mit dem ADC auch messen.

Autor: Michael (Gast)
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Die Signalform soll nicht der PIC analysieren sondern soll später im 
Computer gemacht werden. Der Pic speichert nur die AD-Wandlung auf ner 
Speicherkarte. Als PIC hatte ich so den 18F45K20 angedacht, davon hab 
ich hier noch ein paar in der Schublade liegen.

Im Anhang mal die OP-Schaltung wie sie in der Form schon bei mir auf dem 
Steckbrett läuft. Den LTC1053 hab ich nur mal so genommen weil er einen 
R2R-Ausgang hat, verwenden werde ich einen AD8648ARUZ, der hat auch 
R2R-Aus- und Eingang. R6 ist der obligatorische Angstwiderstand (brauch 
ich wahrscheinlich eh nicht) und die 50 pF sollen in einfachster Weise 
den Pin des PICs darstellen, ich glaub die hatten 50 pF aber da kann ich 
mich auch vertan haben. Was ich natürlich nicht drin hab sind die 
Widerstände zur Veringerung der Eingangsoffsetströme aber ich denke, die 
kann ich mir sparen. Bei 60V Spannungsbereich und 10 Bit kann ich eh nur 
auf ca. 60 mV genau auflösen. Da brauch ich da nix rein investieren bei 
den geringen Offsetströmen.

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