hi,
ich habe mir für mein Bachelorarbeit für die FH einen Mikrocontroller
programmiert, welcher Druckschläge mit einer Frequenz bis 10kHz erfassen
kann und automatisch diese Werte an Agilent schickt, oder (und) sie auf
eine SD-Karte speichert. Dies funktioniert auch ziemlich gut.
Allerdings studiere ich eigentlich Versorgungstechnik und habe mir die
komplette Microcontrollerprogrammierung und elektrischen Vorgänge selber
beigebracht. Mein eigentliches Projekt war eigentlich nur der
mechanische Bau des Druckschlagsimulationsstandes :) (Darum wurde das
Projekt nun auch zur Bachelorarbeit) Deshalb hätte ich noch ein paar
Fragen.
1. Bei der AD-Wandlung wird ja die gemessene Spannung immer mit meiner
Referenzspannung verglichen. Bis jetzt habe ich einen Messumformer
welcher, welcher eine Ausgangsspannung von 0,2 - 2,2 Volt ausgibt und
mein Mikrocontroller hat eine AD-Wandler mit VRef 3,3V (12bit). Da ich
deshalb nicht den kompletten Wertebereich bis 3,3V ausnutzen kann
bräuchte ich dafür einen Operationsversärker. Welcher ist für eine
Frequenz bis 10kHz zu empfehlen und wo finde ich einen eventuellen
Schaltplan? An der Referenzspannung kann ich leider nichts ändern, da
der Prozessor auf einem Evulationsboard sitzt und VRef dort nicht
geändert werden kann
2. Später sollen auch eventuell Druckmessumformer mit einer
Ausgangsspannung 0-10V verwendet werden. Dazu bräuchte ich ja dann einen
Spannungsteiler. Kann ich dies einfach mit 2 Widerständen machen und die
Spannung parallel zum 2. Widerstand abgreifen?
3. Es gibt ja auch Druckmessumformer, welche eine Ausgangsspannung von
4-20mA liefern. Da würde es ja auch reichen einen geigneten Shunt zu
benutzen und die abfallende Spannung parallel dazu abzugreifen.
Berechnen kann ich diesen selbst.
4. So und nun zur einer Verständnisfrage: wie Messe ich überhaupt mit
einem Mikrocontroller paralell zu einem Widerstand die Spannung, da an
diesem abfällt?
Nehmen wir mal an, ich hätte 2 gleich große Widerstände in Reihe
geschalten, dann müssten ja an beiden die gleiche Spannung abfallen.
Lege ich nun den Eingang des AD-Wandlers zwischen die beide Widerstände,
dann müsste ich die halbe Versorgungspannung der Widerstände Messen
können?!
Habe ich allerdings 3 Widerstände in Reihe und ich will den 2.
Widerstand der Reieh messen, bräuchte ich dann nicht 2 AD Wandler? Den
einen müsste ich vor dem 2. Widerstand anschließen und den anderen nach
dem 2. Widerstand. Die Differenz der beiden Messungen müsste doch dann
den Spannungsabfall am 2. Wiederstand ergeben. Oder wie macht dies ein
normales Voltmeter?
5. Ich würde gerne noch einen Überspannungsschutz für den Messeingang
des AD-Wandlers einbauen. Gibt es überhaupt einen, welcher mir zur keine
Messverfälschung beiträgt? Und wenn ja, welcher.
Und bitte bei den Antworten beachten, dass ich nichts in diese Richtung
studiere. Ich habe aber schon sehr sehr viel im Internet und Büchern
gelesen. Danke schon mal für hilfreiche Antworten
Gruß Uli
uli schrieb:> automatisch diese Werte an Agilent schickt
Per Email, oder wie?
> 1. Bei der AD-Wandlung wird ja die gemessene Spannung immer mit meiner> Referenzspannung verglichen.
Gut erkannt, aber nichts gelernt:
> Bis jetzt habe ich einen Messumformer> welcher, welcher eine Ausgangsspannung von 0,2 - 2,2 Volt ausgibt und> mein Mikrocontroller hat eine AD-Wandler mit VRef 3,3V (12bit). Da ich> deshalb nicht den kompletten Wertebereich bis 3,3V ausnutzen kann
Wie wäre es also, wenn du deine Referenzspannung einfach auf 2,2V
einstellst?
> 2. Später sollen auch eventuell Druckmessumformer mit einer> Ausgangsspannung 0-10V verwendet werden. Dazu bräuchte ich ja dann einen> Spannungsteiler. Kann ich dies einfach mit 2 Widerständen machen und die> Spannung parallel zum 2. Widerstand abgreifen?
Das ist üblich.
> 3. Es gibt ja auch Druckmessumformer, welche eine Ausgangsspannung von> 4-20mA liefern. Da würde es ja auch reichen einen geigneten Shunt zu> benutzen und die abfallende Spannung parallel dazu abzugreifen.> Berechnen kann ich diesen selbst.
Ja, das wird so gemacht.
> 4. So und nun zur einer Verständnisfrage: wie Messe ich überhaupt mit> einem Mikrocontroller paralell zu einem Widerstand die Spannung, da an> diesem abfällt?
Du beziehst ein Ende des Widerstands mit der interessanten Spannung auf
die Masse, auf die sich der uC auch bezieht. Sonst hilft schon mal ein
Blick ins Datenblatt...
> Lege ich nun den Eingang des AD-Wandlers zwischen die beide Widerstände,> dann müsste ich die halbe Versorgungspannung der Widerstände Messen> können?!
Ja. Der AD-Wandler hat aber immer 2 Anschlüsse. Der 2. ist üblicherweise
die Masse.
> 5. Ich würde gerne noch einen Überspannungsschutz für den Messeingang> des AD-Wandlers einbauen. Gibt es überhaupt einen, welcher mir zur> keine Messverfälschung beiträgt? Und wenn ja, welcher.
Dazu musst du den Eingang genau kennen und den Begriff "Überspannung"
mit Werten unterlegen. Wenn du z.B. 10kV meinst, dann wirds teuer...
>> 3. Es gibt ja auch Druckmessumformer, welche eine Ausgangsspannung von>> 4-20mA liefern. Da würde es ja auch reichen einen geigneten Shunt zu>> benutzen und die abfallende Spannung parallel dazu abzugreifen.>> Berechnen kann ich diesen selbst.>Ja, das wird so gemacht.
Die Einheit für Spannung ist V.
Gruß Jonas
Jonas Biensack schrieb:>>> 3. Es gibt ja auch Druckmessumformer, welche eine Ausgangsspannung von>>> 4-20mA liefern. Da würde es ja auch reichen einen geigneten Shunt zu>>> benutzen und die abfallende Spannung parallel dazu abzugreifen.>>> Berechnen kann ich diesen selbst.>>Ja, das wird so gemacht.>> Die Einheit für Spannung ist V.> Gruß Jonas
Vielleicht meint er ja die Stromspannung (gerne genommen um Spannung in
Strom umzurechnen. Anfänger scheitern da öfter: Was sind 5 Volt in
Ampere?), dann passts ja wieder ;-)
>>> 3. Es gibt ja auch Druckmessumformer, welche eine Ausgangsspannung von>>> 4-20mA liefern. Da würde es ja auch reichen einen geigneten Shunt zu>>> benutzen und die abfallende Spannung parallel dazu abzugreifen.>>> Berechnen kann ich diesen selbst.>>Ja, das wird so gemacht.>> Die Einheit für Spannung ist V.> Gruß Jonas
Ich habe natürlich den Strom, also wirklich mA gemeint. Diese
Druckmessumformer lassen bei einem bestimmten Druck einen konstanten
Strom (also wie eine Konstandstromquelle) fließen. Diese haben den
Vorteil, dass man bei längeren Kabeln etc. den ohmschen Widerstand der
Kabel nicht berücksichtigen muss. Habe leider im Eifer des Gefechts den
Begriff Spannung fälschlicher Weise benutzt....
>> automatisch diese Werte an Agilent schickt>Per Email, oder wie?
Natürlich per Gedankenübertragung....*Kopfschüttel*
Nein natürlich nicht. Ich lasse die Werte erstmal in ein Array in den
Arbeitsspeicher schreiben und nach der Messung sende ich die Werte samt
der dazugehörigen Zeit und noch einer weiteren Information mittels UART
an Agielnt VEE. Dies funktioniert auch und gehörte eigentlich auch nicht
zu meiner Fragestellung.
>> Bis jetzt habe ich einen Messumformer>>welcher, welcher eine Ausgangsspannung von 0,2 - 2,2 Volt ausgibt und>>mein Mikrocontroller hat eine AD-Wandler mit VRef 3,3V (12bit). Da ich>>deshalb nicht den kompletten Wertebereich bis 3,3V ausnutzen kann>Wie wäre es also, wenn du deine Referenzspannung einfach auf 2,2V>einstellst?
Naja, wie soll ich das machen?
Ich habe im angehängten Bild den Stromlaufplan, des Evulationsboard.
Und das steht im Datenblatt..
13.3.4.1
Voltage Reference
The ADC uses internal signals VREFP and VREFN as references to produce a
conversion value
from the selected analog input. VREFP is connected to VDDA and VREFN is
connected to GNDA.
Somit kann ich auch nicht VREFN anderweitig verwenden...
Deshalb ist meine Vergleichsspannung immer 3,3V und VREFN immer Ground
(Also in dem Fall 0V).
Es handelt sich im übrigen um folgendes board:
http://www.ti.com/tool/EK-LM4F120XL
Oder habe ich es immer noch nicht verstanden *selber mal am Kopf
kratzen*
So und nochmals zum Messen mit dem ADC selbst.
Ich habe im 2. angehängten Bild kurz was zusammengeschludert.
Wenn man das ganze so verschalten würde, dann müsste doch der
Differenzwert von beiden ADC's den Spannungsabfall vom Widerstand R8
entsprechen und der Wert des ADC2 den Spannungabfall an R7 und der Wert
des ADC1 den Spannungsabfall an beiden Widerständen zusammen. Ist das so
richtig. Ich habe das Bild versucht auf das wesentliche versucht zu
reduzieren..
reicht eigentlich vollkommen, da ich 12 bit habe :) Bei der Messung
kommt es nicht auf 100% Genauigkeit an sondern eher auf Geschwindigkeit
und den Druckverlauf (Wellenbewegung durch Reflexionen).
Mir geht es ja nur darum ob ich alles richtig verstanden habe. Ach so
und einen Spannungsteiler brauche ich auf jeden Fall, für andere
Druckmessumformer die eine größere Ausgangsspannung als 3,3 Volt haben.
Der Operationsverstärker würde ich nur realisieren, wenn ich noch Zeit
übrig habe (glaube ich aber nicht).
Den Überspannungsschutz würde ich gerne dafür haben, dass eine falsch
angeschlossener Druckmessumformer mir nicht meinen Mikrocontroller
zerschießt.
Gruß Uli
uli schrieb:> VREFP is connected to VDDA and VREFN is connected to GNDA.
Tja, das ist blöd...
uli schrieb:> Wenn man das ganze so verschalten würde, dann müsste doch der> Differenzwert von beiden ADC's den Spannungsabfall vom Widerstand R8> entsprechen und der Wert des ADC2 den Spannungabfall an R7 und der Wert> des ADC1 den Spannungsabfall an beiden Widerständen zusammen. Ist das so> richtig. Ich habe das Bild versucht auf das wesentliche versucht zu> reduzieren..
Ja, das wird so sein. Aber du wirst bei diesen Widerstandsverhältinissen
von den 12 Bits gute 3 Bits einbüßen (3,3V Messbereich vs. 0,59V
Udiff)...
