Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Piezo Schallwandler an ADC


von Florian S. (schrank251)


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Ich habe ein Piezo modul, das wenn man es berührt eine spannung erzeugt, 
diese spannung möchte ich über einen ADC des atmega8 auslesen,

leider wird die spannung kurzzeitig viel zu hoch, und so gefählich für 
den controller,

jetzt möchte ich fragen was ich als schutzmasname für den controller 
einbrauen sollte, ich habe bis jetzt einen sehr großen last widerstand 
von 4,7 MOhm und eine z Diode mit 5 volt parallel zum piezzo,

wird das genug sein oder sollte ich noch andere sachen einbauen ?

von Bernd R. (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)


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Ich denke mal, daß ein Widerstand von 4,7 MOhm zu groß ist für den 
ADC-Eingang.

Da sollten so ca. 10kOhm oder weniger sein.

Da solltest Du noch etwas grübeln.

von Florian S. (schrank251)


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Was passiert denn wenn ich einen zu großen widerstand nehme ?

von Martin S. (sirnails)


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5V Z-Diode?

von Edgar A. (eddy82)


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Bist du denn mitlerweile auf eine Antwort gestoßen? Hier scheint ja 
keiner so richtig eine Antwort formulieren zu wollen.
Ich kann es leider auch nicht, weil ich exakt die gleiche Frage habe.

Meine Erfahrungen sind bisher:
Wenn ich einen 1M Widerstand parallel zum Piezo-Element benutze, sind 
die Spannungsspitzen genauso hoch, wie wenn ich den Widerstand weglasse. 
Jedoch viel kürzer, bzw. die Spannung geht sofort wieder runter.
Feststellen konnte ich das nur mit einem DS Oszilloskop.

Was hat es mit der Diode auf sich?

von Florian S. (schrank251)


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Hallo,
da ich die Frage vor fast 6 Jahren gestellt habe und in der Zwischenzeit 
Elektrotechnik studiert habe XD, glaube ich dass ich sie beantworten 
kann.

Eine Zener Diode müsste die Lösung sein, ein Großer widerstand parallel 
zum Piezo brigt nichts, da über den ja fast kein Strom abfließt. Ein 
großer Widerstand ist aber nicht verkehrt, da er die Spannung 
kontrolliert abbaut da der Piezo wohl einen sehr großen Widerstand hat.

Eine Zener Diode in Sperrichtung ist wie ein Schalter der ab einer 
bestimmten Spannung aktiviert wird, die gibt es mit verschiedenen 
Spannungen. Zum Beispiel 5 Volt, ist die Spannung höher, bricht die 
Diode durch und lässt Storm fließen, was die Spannung senkt, bis sie 
wider auf 5 Volt ist, wo die Diode wider sperrt. Das passiert so 
schnell, dass die Diode quasi die Spannung auf ihre Z-Spannung 
limitiert. Der Piezo hat auch kaum Leistung, deshalb sollte die Diode 
das locker aushalten.

Also so wie im Bild im Anhang.

: Bearbeitet durch User
von Edgar A. (eddy82)


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:-D
Danke für deine Hilfe.

Ich habe nach ein paar Versuchen auch herausgefunden, dass eine 
Zenerdiode - so wie du es beschreibst - genau das tut, was ich suche. 
Die max. Spannung ist jetzt bei ca. 5V. Die neg. Spannung beim 
"Loslassen" ist auch vernachlässigbar. Ich habe jetzt alle 1M-Ohm 
Widerstände einfach weggelassen, da es im Oszilloskop gut aussah.

Jetzt bin ich eigentlich glücklich. Verstehe nur nicht, warum man (z.B. 
hier https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Knock) immer wieder liest, dass 
ein paralleler großer Widerstand genommen werden sollte, wenn es doch 
(im Vergleich zur Lösung mit der Diode) nichts bringt ...

von Florian S. (schrank251)


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Ein großer Widerstand hat den Sinn, dass der Piezo wohl quasi isoliert 
und der Eingang des Mikrocontrollers auch, eine Zener Diose isoliert in 
Sperrichtung auch solange die Z-Spannung nicht überschritten wird.

Die Spannung geht also quasi nicht auf 0 zurück, wenn sie einmal anliegt 
da fast kein Strom fließt. Die Ladung wird also wie in einem Kondensator 
gehalten.

Ein paralleler Widerstand lässt die Ladungen langsam abfließen und sorgt 
dafür dass nicht dauerhaft Spannung anliegt wenn der Piezo gar keine 
erzeugt.

1 MOhm sollte aber locker reichen, da der Piezo kaum Leistung hat und 
die gespeicherte Ladung minimal ist.

: Bearbeitet durch User
von Max V. (maxvw)


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Wie zuvor beschrieben sollte es prinzipiell funktionieren.
Allerdings wäre ein Precision Rectifier hier angebracht, um negative 
Spannungen am ADC Eingang vorzubeugen.

von Holger (Gast)


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Ich würde ein paar kOhm in Serie mit dem Piezoelement schalten um den 
Eingang zu schützen. Je nach Einganswiderstand und integrierten 
Schutzdioden ist jedoch gar keine Schutzschaltung notwendig Den MegOhm 
Widerstand könnt ihr euch auf jeden Fall schenken.

von Florian S. (schrank251)


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Eigentlich sollte die Zener Diode die negative Spannung auf ihre 
Schleusenspannung in Durchlassrichtung, also bei Silizium-Dioden etwa 
0,7 Volt, limitieren.
Das sollte für den Mikrocontroller kein Problem sein.

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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@Edgar Alloro (eddy82)

>Ich habe nach ein paar Versuchen auch herausgefunden, dass eine
>Zenerdiode - so wie du es beschreibst - genau das tut, was ich suche.
>Die max. Spannung ist jetzt bei ca. 5V. Die neg. Spannung beim
>"Loslassen" ist auch vernachlässigbar. Ich habe jetzt alle 1M-Ohm
>Widerstände einfach weggelassen, da es im Oszilloskop gut aussah.

Naja, ein Oszi hat ja auch einen Eingangs-R von 1(10)MOhm - Du hast also 
damit eigentlich während des Messens nur Deinen original 1MOhm durch den 
Oszi-R ersetzt. Diese Messung ist also eher nichtssagend.

von Martin S. (sirnails)


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Edgar A. schrieb:
> Bist du denn mitlerweile auf eine Antwort gestoßen? Hier scheint ja
> keiner so richtig eine Antwort formulieren zu wollen.

Was hälst Du denn von folgender Antwort (Datum beachten):

Autor: Martin Schwaikert (sirnails)
Datum: 06.11.2011 00:45

5V Z-Diode?

von Edgar A. (eddy82)


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Ich dachte, du beziehst dich mit einer Gegenfrage auf die Originalfage 
(Zitat):

"[...] von 4,7 MOhm und eine z Diode mit 5 volt parallel zum piezzo"

Hatte für mich keine große Aussage, im Vergleich zu den ausführlichen 
anderen Antworten. Danke an alle übrigens!

: Bearbeitet durch User
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