ADC Beschaltung eines PIC24

Gast #2988375
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Hallo!!

Ich bin noch recht neu in der Welt der Leiterplattendesign und Hardware 
Entwicklung.

Für meine Anwendung deren Hauptbestandteil ein PIC24FJ128GA306 ist bin 
ich auf der Suche nach geeigneter Beschaltung für die analogen Eingänge 
des PIC.
Diese sollte bis zu 20V verkraften und galvanisch getrennt sein.

Würde mich über Tipps, Ratschläge, Beispiele, etc ... die mir 
weiterhelfen sehr freuen.

Danke und lg
Gast #2988456
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Habe schon so einiges gegoogelt aber nichts brauchbares gefunden.
Immer nur entweder mit Spannungsteiler, oder OPV.
Dabei verstehe ich das mit dem OPV nicht wirklich wird damit jetzt die 
Spannung auf 0 - VDD begrenzt oder dient der OPV dann als Sample Hold 
Verstärker??

Bitte um Hilfe komme da einfach nicht weiter.
Gast #2988481
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Danke mal für die Antwort.

Dass ich mit einem Spannungsteiler die runter bekomme weiß ich, aber das 
ist ja noch lange keine brauchbare Eingangsbeschaltung. Ich muss ja das 
ganze irgendwie auch gegen negative Spg. Störungen, etc absichern ?!

Zur galvanischen Trennung so ca. 3,3kV DC.
Gast #2989735
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Jetzt mal von der galvanischen Trennung abgesehen ...

Die Eingangsbeschaltung des ADC (von einem PIC24 Microcontroller) soll 
DC Spannungen bis zu 20V und ein paar 100mA abkönnen. Der PIC24 verträgt 
an den Analogeingängen nur Spannungen kleiner als Vss-0,3V und nicht 
größer als Vdd+0,3V (Vdd 3,3V).

Angaben genung ??
Bitte um Hilfe.
#2990026
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da du sowieso eine galvanische trennung brauchst/willst, musst du nicht 
den PIC schützen, sondern deine "trennung". ich würde dein problem nicht 
vom ziel (PIC) zurück zur quelle (20V) zu lösen versuchen sondern 
andersrum...
edit: beschreib doch mal, wie deine 20V "aussehen". jenachdem sieht die 
trennung aus (trafo, kondensator, trennverstärker, etc.) und jenachdem 
brauchst du zum PIC einen spannungsteiler oder was weiss ich was.
#2990428
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@ Manu S:
Mir noch nicht ganz klar, wie Deine Werte gemeint sind. Daher solltest 
Du nochmal genau klären:

1. Was ist der Spannungsbereich, den Du messen willst?
2. Was ist die Referenzspannung des ADC (=100% der zu messenden Spannung 
am PIC-Eingang)?
3. Was ist der Spannungsbereich, der tatsächlich auftreten kann und den 
der Eingang aushalten können soll?
4. Hat der Sensor einen Spannungsausgang und kann bis zu 100mA liefern 
oder was ist damit gemeint? Stromausgang? Mindestlast? ...?

Die Angaben 1. und 2. sind wichtig für die Dimensionierung des 
Spannungsteilers, 3. für die Robustheit der Schutzbeschaltung und 4., ob 
wir das Ganze überhaupt richtig verstanden haben.

Gruß Dietrich
Gast #2990455
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@Dietrich L.:

Danke für dein Bemühen. Da ich noch nicht solange mit Hardewaredesign zu 
tun habe bitte ich um Nachsehen wenn einige Dinge die ich schreibe vl 
etwas verwirrend oder schlicht weg unsinnig klingen. (ich weiß es halt 
nicht besser)

@1) Ich möchte einen Spannungsbereich von 0-20V messen.
@2) Referenzspannung 3,3V
@3) sowie 1 nur +- 2 bis 3V
@4) Ja damit ist gemeint dass der Sensor einen Spannungsausgang hat der 
unter Umständen auch bis zu 100mA liefern kann

grüße Manu
#2990507
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Manu S schrieb:
> @1) Ich möchte einen Spannungsbereich von 0-20V messen.
> @2) Referenzspannung 3,3V
> @3) sowie 1 nur +- 2 bis 3V
> @4) Ja damit ist gemeint dass der Sensor einen Spannungsausgang hat der
> unter Umständen auch bis zu 100mA liefern kann

Das sieht doch schon mal gut aus. Jetzt blicke ich durch ;-))

Manu S schrieb:
> Bitte um Anmerkungen!!

Diese Schaltung würde ich "im Prinzip" nehmen (adcinput.png von 15:38). 
Kommentare:

1. Der Spannungsteiler am Eingang sollte hochohmiger sein. Ich schätze 
mal im 10kOhm-Bereich (s.unten: "ich kenne den PIC nicht näher").
2. Falls der PIC an den Analogeingängen Schutzdioden hat (ich habe auf 
die Schnelle im Datenblatt nichts gefunden und kenne den PIC nicht 
näher), brauchst Du bei so wenig Überspannung keine Dioden und den 
weiteren Widerstand (470). Aber schaden tut es in keinem Falle und macht 
den Eingang wesentlich robuster.
3. Ggf. ist es zur Verbesserung der Genauigkeit noch sinnvoll, einen 
kleinen Kondensator (10nF?) am PIC-Eingang gegen GND zu schalten. Das 
hängt davon ab,
- wie schnell die Änderungen des Messsignals sind, die Du erfassen 
willst
- wie groß der S/H (Sample and Hold)-Kondensator und die Sample-Zeit im 
PIC ist.

Gruß Dietrich
Gast #2991404
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Danke Dietrich L. für deine Hilfe und deine hilfreichen Inputs.
Noch eine abschließende Frage.
Wenn ich diesen Eingang nun auch galvanisch getrennt haben möchte muss 
ich jetzt noch einen Optokoppler vor diese Eingangsbeschaltung schalten.
Liege ich da richtig??
Gast #2991633
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So das ist jetzt mein Letztentwurf meiner Eingangsbeschaltung für den 
ADC des PIC24F.
Bitte um Überprüfung auf Korrektheit. :)

Jetzt noch zu meinem 2ten Thema galvanische Trennung.
Da ich den analogen Eingang zum µC hin galvanisch trennen möchte/muss 
hab ich das mal gegoogelt.
Ich habe den HCNR201 linear analog Optokoppler gefunden. Sowie den IL300 
der im Prinzip der gleiche ist.
Meine Frage jetzt funktioniert das wenn ich einen dieser linearen 
Optokoppler vor meine Eingangsschaltung packe??

Bitte um Help!!
Angehängte Dateien:
#2992197
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@Manu S: siehst du: ich habe gesagt, von der quelle her dein problem 
lösen und nicht vom ziel. nun denn, dann machst du halt beim eingang des 
Opamps den spannungsteiler ;-) ...ich werde das problem so lösen, dass 
ich das signal AD auf der "primären" seite wandle und digital 
rüberschicke.
#2992210
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Manu S schrieb:
> Welcher OpAmp eignet sich den am besten für ein 0-20V DC Signal am
> Eingang ?

Die Sache ist doch eine andere:
Hinter dem Optokoppler musst Du das Signal sowieso noch mit einem 
Operationsverstärker aufbereiten werden und dort hast Du die Spannungen 
im Griff bzw. wählst die geeignete Versorgungsspannung und den passenden 
OPV + Beschaltung (es könnte vielleicht mit dem TS912 und 3,3V gehen).

Du musst also eher den OP am Eingang schützen, d.h. der Spannungsteiler 
und die Schutzschaltung kommt nach vorne. Und dann hast Du ja auch keine 
20V mehr am OPV.

Allerdings zur Dimensionierung: ich habe mit diesen Optokopplern noch 
nicht gearbeitet, weiß also nicht aus dem Stand, ob das mit 3,3V 
Versorgung und dem TS912 funktionieren kann.

Aber Du weist hoffentlich auch: der OPV am Eingang braucht eine eigene 
Versorgungsspannung, natürlich potenzialgetrennt (sonst bringt das Ganze 
ja nichts!). Dazu gibt es DC/DC-Wandler.

Oder Du hast noch eine Versorgungsspannung auf der Sensor-Seite, die 
verwendet werden kann. Wenn da z.B. 24VDC zur Verfügung steht (die auch 
den Sensor versorgt), kann man einen passende OPV direkt damit 
betreiben. Dann sind 20V auch kein Problem mehr am Eingang (etwas Schutz 
gegen Störungen wären trotzdem sinnvoll).

Gruß Dietrich
Gast #2993670
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Für alle dies interessiert, ich habe mich jetzt dazu entschlossen die 
glavanische Trennung mittels µC -> digitalisieren -> Optokoppler -> 
digitaler Eingang von Haupt-µC umzusetzen. dazu werde ich einen der 
kleinen PIC's verwenden.

Möchte mich noch bei allen bedanken die ihre Ideen eingebracht haben.

grüße

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