Anfängerfrage zu ADC Schutzbeschaltung

[Thomas (Gast)]

Ich habe soeben mein erstes ADC Project am Atmega8 erfolgreich aufgebaut 
:-)

Mein Sensor liefert als Signal konstante 4V bei 1-9 mA eingeprägtem 
Messstrom. Ich messe also am ADC die über einen 220 Ohm Widerstand 
abfallende Spannung. Weiterhin nutze ich für den ADC eine externe 
Referenzspannung von 2.048 Volt. Das funktioniert auch alles super und 
die Genauigkeit ist für meine Zwecke absolut in Ordnung.

Nun aber meine eigentlich Frage: Der Sensor wird über eine externes 
Netzteil von 12V versorgt. Im schlimmsten Fehlerfall am Sensor würden im 
Moment also die vollen 12V den Atmega bruzeln. Nun hab ich mir überlegt 
als Schutzschaltung einfach eine 3.3V oder 5V Z-Diode vor dem Shunt nach 
Masse zu schalten... Ist das als minimale Schutzbeschaltung ausreichend 
oder wie würdet ihr das machen?

Vielen Dank
Thomas

[gurkenking (Gast)]

Hi,
ich würde das auch mit einer Zener-Diode machen. Du müsstest dann noch 
im Fehlerfall gucken, dass die Zenerdiode die entsprechende 
Verlustleistung verkraftet und nicht auch kaputt geht...


Baue selbst auch gerade meine erste größere Schaltung, wo ich bei den 
äußeren Eingängen auf Schutz achten muss...

[Fragi (Gast)]

>Mein Sensor liefert als Signal konstante 4V bei 1-9 mA eingeprägtem
>Messstrom. Ich messe also am ADC die über einen 220 Ohm Widerstand
>abfallende Spannung.

Am ADC-Eingang liegen also 9mA x 220R = 1,98V?

>Im schlimmsten Fehlerfall am Sensor würden im Moment also die vollen 12V
>den Atmega bruzeln. Nun hab ich mir überlegt als Schutzschaltung einfach
>eine 3.3V oder 5V Z-Diode vor dem Shunt nach Masse zu schalten... Ist
>das als minimale Schutzbeschaltung ausreichend oder wie würdet ihr das
>machen?

Wenn der Strom, der dann durch die Zenerdiode fließt, nicht begrenzt 
wird, raucht auch die Z-Diode ab.

Mach doch einfach einen Schutzwiderstand zwischen dem 220R Widerstand 
und ADC-Eingang hin. 4k7 begrenzen den Strom durch die internen 
Schutzdioden auf rund 1,4mA. Und das Datenblatt sagt ja, daß maximal 10k 
Quellimpedanz beim ADC zulässig sind.

[Thomas (Gast)]

Fragi schrieb:
> Am ADC-Eingang liegen also 9mA x 220R = 1,98V?

Ja - solange der Sensor fehlerfrei läuft gibt er maximal 9mA Messstrom 
ab - also 1.98V am ADC. Da ich als Referenz 2.048V nutze komm ich damit 
wunderbar hin.

> Wenn der Strom, der dann durch die Zenerdiode fließt, nicht begrenzt
> wird, raucht auch die Z-Diode ab.

Wie mach ich das am einfachsten?
Sorry wenn ich so doof frage - bin halt noch am lernen.

Danke für die Hilfe
Thomas

[Stephan (Gast)]

Thomas schrieb:
>> Wenn der Strom, der dann durch die Zenerdiode fließt, nicht begrenzt
>> wird, raucht auch die Z-Diode ab.
>
> Wie mach ich das am einfachsten?
> Sorry wenn ich so doof frage - bin halt noch am lernen.

Zwischen den ADC-Pin und die zu messende Spannung nen Widerstand 
schalten.
Ansonsten fließt der ganze Strom den das Netzteil liefern kann über die 
Schutzdiode und selbige verdampft.
Der Strom und damit die maximale Verlustleistung muss bei jeder 
Schutzschaltung die nicht trennt begrenzt werden. Meistens mit nem 
einfachen Vorwiderstand.

Eigentlich brauchst du nur den Vorwiderstand solange der max. Strom im 
Fehlerfall auf 1mA (max. der internen Schutzdioden) begrenzt ist.
Statt der nackigen Kabel/Keiterbahn zwischen Pin und Shunt einfach noch 
einen Widerstand in Reihe.

Mit 6k8 bis 10k bleibst du unter den max. 10k Quellimpedanz und 
gleichzeitig unter den max. 1mA für die Schutzdiode.

Wenn sich deine Messwerte nur langsam ändern kannst du einen Tiefpass 
bauen (zusätzlicher Kondensator mit 10nF direkt am ADC-Pin gegen Masse; 
aber auf kurze Leitungen achten). Der Vorwiderstand kann dann höher 
werden, z.B. 47k, und der Atmega ist auch bis 50V sicher. Vor allem aber 
auch gegen kurze Spannungsspitzen durch daneben liegende Leitungen.
Die notwendige Quellimpedanz während der Wandlung wird vom Kondensator 
geliefert.
Nachteil: 47k+10nF ergeben einen Tiefpass mit 18Hz Grenzfrequenz.

Nebenbei: Normale Diode gegen eine definierte Spannung ist oft besser 
als ne Zenerdiode.

Grüße, Stephan

[Fragi (Gast)]

>Wie mach ich das am einfachsten?

So wie im Anhang.

Viel größer würde ich den 4k7 Widerstand aber nicht machen, weil der 
Leckstrom aus dem ADC-Eingang an diesem Widerstand einen unerwünschten 
Spannungsabfall erzeugen kann.