Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Atmega8A ADC -Spannungsregler und weitere Fragen


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von Albi P. (albiknalltuete)


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Ich habe mich jetzt schon ein wenig eingelesen und weiß, dass ich 
zwischen AVCC und VCC einen Kondensator und eine Spulen hängen muss. 
Reichen diese aus:
http://www.reichelt.de/Fest-Induktivitaeten-axial/SMCC-10-/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=18193&GROUPID=3179&artnr=SMCC+10%C2%B5
http://www.reichelt.de/Scheiben/KERKO-10N/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=9267&GROUPID=3169&artnr=KERKO+10N
oder muss ich da genauere nehmen oder mit anderen Spezifikationen?

Ich möchte gerne üebr den Atmega8 eine Spannung von 0-5V messen. 5V 
enstprechen 10 und ich brauche eine Genauigkeit von XX,X5 (also 5 oder 
nur an der 100sten Stelle). Bei 5V und 10 Bit habe ich eine Auflösung 
von 4,88mV was mir gut ausreicht, weil 0,05 25mV entsprechen. Da ich 
gelesen habe, dass die intere Referenzspannung nicht allzu gut sein 
soll, wollte ich eine externe Referenzspannung von 5V anlegen, also 5V 
entsprechen dann 1024 (wenn ich das richtig gelesen habe). I nutze einen 
7805 um aus 10 bis ~15 V (Auto) 5V für den Atmega und ein LCD zu 
erzeugen. Laut Datenblatt hat der 7805 aber eine Tolerant von 4%, was 
eine Schwankung von +-0,2V bedeutet. Das kommt mir sehr viel vor für 
eine ordentliche Messung der Spannung und außerdem hängen ja noch LCD 
und uC an den 5v, die diese auch noch beeinflussen. Deswegen wollte ich 
einen extra Spannungsregler integrieren, der nur die Referenzspannung 
macht aus der gleichen Ausgangsspannung. Welchen könnt ihr mir da 
empfehlen? Ist irgendetwas falsch an meienr Überlegung bzw. Aussagen?

Wäre es auch möglich bei dieser Auflösung von 1024 Bit (4,88mV) statt 
0,05 (25mV) eine Genauigkeit von 0,02 (10mV) zu erreichen?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Albi Pi schrieb:
> Ich habe mich jetzt schon ein wenig eingelesen und weiß, dass ich
> zwischen AVCC und VCC einen Kondensator und eine Spulen hängen muss.
Weißt du auch WARUM? Darum geht es nämlich: zu wissen, ob und warum man 
diesen Kondensator und die Spule braucht.

> Da ich gelesen habe, dass die intere Referenzspannung nicht allzu gut
> sein soll
Wie definierst du "gut"? Die interne Referensspannung ist sehr stabil, 
aber nicht sehr genau. Das ist aber kein Problem, wenn du 1x bei der 
Inbetriebnahme eine bekannte genaue Spannung misst und den 
Umrechnungsfaktor in deiner Software entprechend einstellst und 
abspeicherst.

> Laut Datenblatt hat der 7805 aber eine Tolerant von 4%, was
> eine Schwankung von +-0,2V bedeutet. Das kommt mir sehr viel vor für
> eine ordentliche Messung der Spannung
Auf jeden Fall mehr als die 0,1%, die du erlaubst...

> Deswegen wollte ich
> einen extra Spannungsregler integrieren, der nur die Referenzspannung
> macht aus der gleichen Ausgangsspannung.
Such einfach mal nach "Referenzspannungsquelle". Ein Klassiker ist der 
TL431...

> Ist irgendetwas falsch an meienr Überlegung bzw. Aussagen?
Du solltest nicht zwischen 0 und 5V messen, sondern besser zwischen 
0...2,5V. Denn dann ist der uC auch noch im gültigen Arbeitsbereich, 
wenn du die maximale Spannung (5V über Spannungsteiler --> 2,5V) misst, 
aber die uC-Versorgung z.B. nur 4,5V ist.
Fazit: nur DU denkst immer in der 0..5V Schiene. Der uC ist ein Rechner, 
der kann sich den AD-Wert passend ausrechnen, auch wenn die 
Referenzspannung z.B. 3,78V ist und der 5V Eingangswert mit einem 
Spannungsteiler entsprechend heruntergeteilt wurde...

: Bearbeitet durch Moderator
von spess53 (Gast)


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Hi

>Reichen diese aus:
>http://www.reichelt.de/Fest-Induktivitaeten-axial/...

Eher so etwas:

http://www.reichelt.de/Filter/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=3175

>http://www.reichelt.de/Scheiben/KERKO-10N/3/index....

Nein. Als Abblockkondensatoren:

http://www.reichelt.de/Vielschicht-bedrahtet-X7R-10-/X7R-5-100N/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=22865&GROUPID=3162&artnr=X7R-5+100N

>I nutze einen 7805 um aus 10 bis ~15 V (Auto) ...

Im Auto musst du mit ganz anderen Spannungen rechnen (Anhang).

MfG Spess

von Albi P. (albiknalltuete)


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Lothar Miller schrieb:
> Albi Pi schrieb:
>> Ich habe mich jetzt schon ein wenig eingelesen und weiß, dass ich
>> zwischen AVCC und VCC einen Kondensator und eine Spulen hängen muss.
> Weißt du auch WARUM? Darum geht es nämlich: zu wissen, ob und warum man
> diesen Kondensator und die Spule braucht.

Ja um die elektrischen Störungen dieser oder anderer Schaltungen zu 
kompensieren.

@spess53: Ich werde mich bald mit einer Schaltung für die 5V Versorgung 
beschäftigen und hier ein Schaltung posten.

Ich habe mich jetzt mal eine Schaltung für den Atmega8 gemacht. (siehe 
Anhang)
Zur Erklärung:
VCC: wird durch die 5V gespeißt,welche durch einen Spannugnsregler oder 
ähnlichem vom Dordnetz des AUtos kommen.
ABM_Voltage: zu messende Spannung, welche von einer externen Schaltung 
zur Verfügung gestellt wird
S1: Schalter zur Wahl von vier verschiedenen Messbereichen, die nur 
softwaretechnisch umgerechnet werden müssen
LCD: wird mit 4bit angesteuert und
LCD Hintergrundbelecuhtung: wird extra aufgeführt, da LCD-Bauteil kein 
Anschluss dafür vorgesehen im Programm

Ich bitte um Meinungen und ANregungen.

Wie genau kann ich die gemessene Spannung (0-5V) in Zahlen auf dem LCD 
darstellen, wenn wir davon ausgehen, dass 1V = 2 Einheiten sind?

von MaWin (Gast)


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Albi Pi schrieb:
> Ich bitte um Meinungen und ANregungen.

Was willst du mit 10 Ohm Widerständen?

Der TL431 ist vollkommen falsch angeschlossen.

D0 bis D3 des LCD werden nicht ge-grounded.

Im KFZ braucht man LCD mit erweitertem Temperaturbereich (dafür wurden 
die erfunden) also VEE bis in den negativen Bereich einstellbar 
(ICL7660).

von Dietrich L. (dietrichl)


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Zusätzlich zu MaWins Liste:

- die Schaltung mit dem Poti im Spannungsteiler der "ABM_VOLTAGE" ist 
schlecht: das Poti sollte nur die max. möglichen Toleranzen von 
Widerständen und Referenzspannungsquelle abdecken. D.h. unten kommt noch 
ein Festwiderstand hinzu und der Wert des Potis wird deutlich kleiner. 
Grund: ein Poti ist kein Präzisionsbauteil, der Wert ist nicht sehr 
stabil und kann leicht "weglaufen" (Erschütterung, Temperatur, ...).

Gruß Dietrich

von Albi P. (albiknalltuete)


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MaWin schrieb:
> Albi Pi schrieb:
>> Ich bitte um Meinungen und ANregungen.
>
> Was willst du mit 10 Ohm Widerständen?
>
> Der TL431 ist vollkommen falsch angeschlossen.
>
> D0 bis D3 des LCD werden nicht ge-grounded.
>
> Im KFZ braucht man LCD mit erweitertem Temperaturbereich (dafür wurden
> die erfunden) also VEE bis in den negativen Bereich einstellbar
> (ICL7660).


Das sollten 10k Ohm Widerstände sein. Wurde geändert. Die LCD D0 bis D3 
habe ich auch geändert. Eine neue Schaltung reiche ich nach.
Mit dem TL431 muss ich mich nochmal beschäftigen. Gestern war es schon 
spät. ^^

Die Schaltung verbleibt nicht immer mit Auto,sondern wird nur zu 
bestimmten Zwecken eingebaut und verbleibt auch nicht über Nacht oder im 
Winter im Auto. Temperaturbereich sollte für diese kurze Zeit nur wenig 
Schwankung (10 - 35 grad Außentemperatur) ausgesetzt sein.

Dietrich L. schrieb:
> Zusätzlich zu MaWins Liste:
>
> - die Schaltung mit dem Poti im Spannungsteiler der "ABM_VOLTAGE" ist
> schlecht: das Poti sollte nur die max. möglichen Toleranzen von
> Widerständen und Referenzspannungsquelle abdecken. D.h. unten kommt noch
> ein Festwiderstand hinzu und der Wert des Potis wird deutlich kleiner.
> Grund: ein Poti ist kein Präzisionsbauteil, der Wert ist nicht sehr
> stabil und kann leicht "weglaufen" (Erschütterung, Temperatur, ...).
>
> Gruß Dietrich

Ist es so besser oder sollte ich lieber 9,1K Ohm + 820Ohm + 100 Ohm Poti 
nehmen?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Albi Pi schrieb:
> Ist es so besser oder sollte ich lieber 9,1K Ohm + 820Ohm + 100 Ohm Poti
> nehmen?

Wie groß der Wert des Potis sein muss, hängt von der Genauigkeit der 
Widerstände und des TL431 ab, denn Du willst ja den max. möglichen 
Fehler abgleichen können. Da musst Du mal etwas rechnen bzw. abschätzen.

Beispiel: Widerstände +/-1%, TL431 +/-2,2%
Das ergibt bei 2 Widerständen + Referenz im Worst-Case eine max. 
Abweichung von ca. +/-4,2%, die das Poti mindestens abdecken muss. Und 
so sollte der Spannungsteiler mit dem Poti dimensioniert werden.
Nebenbei: Es gibt auch genauere Widerstände und genauere TL431.

Gruß Dietrich

von Albi P. (albiknalltuete)


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danke für den hinweis,

Ich würde Widerstände mit 0,1% Tolerant nehmen und das Poti hat 20% 
Toleranz laut Datenblatt bei der Größe.
wenn man davon ausgeht,dass R10 (in meiner Schaltung) zwischen 9990 und 
10010Ohm liegen kann und die anderen zwei Widerstände (9100 Ohm und 820 
Ohm) zwischen 9910,08 und 9929,92 Ohm liegen können, dann reicht das 100 
Ohm Poti nicht aus, wenn es im worst case fall nur 80 Ohm hat. Also muss 
ich wohl ein 250 Ohm Poti nehmen, welches zwischen 200 und 300 Ohm 
liegen kann. Damit decke ich bei den Widerständen jeden Fall ab.

@dietrichl: Welche Referenzspannungsbaustein würdest du anstatt dem 
TL431 empfehlen?

von Referenz (Gast)


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Albi Pi schrieb:
> Welche Referenzspannungsbaustein würdest du anstatt dem
> TL431 empfehlen?

AD586

von Albi P. (albiknalltuete)


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Referenz schrieb:
> Albi Pi schrieb:
>> Welche Referenzspannungsbaustein würdest du anstatt dem
>> TL431 empfehlen?
>
> AD586

Danke, ich hätte jetzt den MAX6325CSA (1,95 €) genommen, obwohl mir der 
MAX6325CPA besser gefällt wegen der Bauform her, ist aber nicht bei 
Reichelt bestellbar. Der ist auch noch bissl genauer, wie der AD586. Der 
AD680ANZ sieht gut aus, kostet aber auch fast 5,5€!

PS: Der AD586 hat aber 5V. Mir wurde angeraten lieber 2,5V zu nehmen.

: Bearbeitet durch User
von Albi P. (albiknalltuete)


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Ich habe mich jetzt doch für den LM4040AIZ-2.5 entschieden. Wenn ihr 
wissen wollt, die ich auf den Vorwiderstand R14 komme:
Der LM4040AIZ-2.5 braucht IQ zwischen 60uA und max 15mA und der Eingang 
ARef brauch IL bei 5V 170uA. Deswegen habe ich einen Strom von 1mA 
angekommen. Der Vorwiederstand berechnet sich aus (Vin - Vout)/ (IQ+IL) 
laut Datenblatt.

Und wie versprochen der überarbeitete Schaltplan. Ich habe auch noch den 
Kondensator zwischen VCC und GND ergänzt.

Eure Meinungen sind wie immer erwünscht!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mir ist die Voltmeterschaltung nicht klar - erklär doch mal, was du 
damit vor hast. Normalerweise schaltet man statt der komplizierten 
Spannungsteiler Mimik gegen Masse einen in Reihe zum Voltmeter (evtl. 
als Spannungsteiler) um den Vollausschlag einzustellen. Was ist das für 
ein Meter und wie gross ist sein Bereich? Willst du es per PWM 
ansteuern?

: Bearbeitet durch User
von Albi P. (albiknalltuete)


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Matthias Sch. schrieb:
> Mir ist die Voltmeterschaltung nicht klar - erklär doch mal, was du
> damit vor hast.

Ich bekomme eine 0-5V Spannung von einer Schaltung, die einen Sensor 
auswertet und diese Spannung möchte ich in Werte umwandeln.

Matthias Sch. schrieb:
> ormalerweise schaltet man statt der komplizierten
> Spannungsteiler Mimik gegen Masse einen in Reihe zum Voltmeter (evtl.
> als Spannungsteiler) um den Vollausschlag einzustellen.

Ich will das 5V-Signal durch zwei teilen,damit ich nicht 5V auslesen 
muss, falls die Versorgungsspannung für den Atmega mal kurzzeitig unter 
5V sinkt. Das wurde mir von einem anderen Forumsmitglied empfohlen 
(siehe oben).

Matthias Sch. schrieb:
> Was ist das für
> ein Meter und wie gross ist sein Bereich? Willst du es per PWM
> ansteuern?

Kannst du deine Frage bitte mal anders formulieren und was will ich per 
PWM ansteuern?

von Albi P. (albiknalltuete)


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Mit wurde empfohlen anstelle dem Atmega8A lieber den Atmega88PA zu 
nehmen, weil dieser wohl moderner und pinkompatibel ist. Das habe ich 
geändert.

von Albi P. (albiknalltuete)


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Jetzt komme ich mal zu meinem Eingangsfilter für die Spannungsversogung. 
Ich nutze ein LM2596-Modul, wie man es bei ebay bekommt.

Hier der Schaltplan, erstmal als "geschrieben":

Bordnetz "+" ---+D1---S1-------|      |--------------"+"
        8-18V          |  |    |LM2596|              5V
         "-"----      C1 VU1 --|      |--------------"-"
               |       |  |  |
               ---------------

D1 (Diode): Diode 15V/100A - "P6KE 15A"
S1 (Sicherung): 0,5A 500/400V flink - "F-120KA 0,5A"
C1 (Kondensator): Elko 1000uF
VU1 (Varistor): 14V (Epcos Varistor Auto 14V)

Was sagt ihr zu der Schaltung? Ich denke, es sollte in Reihe zu dem 
Varistor noch eine Drossel, da der Varistor wohl bei 100V-Spitzen durch 
Relaisabschaltung nicht hinterher kommt oder reicht das so? Gibt es 
sinnvollere Bauteile zur Sicherung,die man nutzen sollte?
Ich muss die genaue Stromaufnahme meiner obrigen Schaltung nochmal 
durchrechnen und bin erstmal von 0,5A ausgegangen. Von einer 
Verpolungsschutzdiode habe ich jetzt mal abgesehen, da die 
Stromversorgung über einen Zigarettenanschluss läuft und dort immer fest 
ist und ich mich außer beim ersten Mal da nicht vertun kann.

: Bearbeitet durch User
von Albi P. (albiknalltuete)


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So ich habe mich jetzt mal wieder rangesetzt und die Schutzschaltung 
überarbeitet. Ich habe zwei Varianten.(siehe Bild)

X1/2: Sicherung 1A
V1/2: Bordnetz
D2/4: Ist eine Diode, die negative Spannungsspitzen abfangen soll
C1/2: Soll kurzzeitige Spannungsspitzen ausgleichen

und jetzt kommen wir zu den Unterschieden:
D1: Soll als Freilaufdiode dienen und hohe positive SPannungsspitzen 
ableiten gegen Masse. Die Diode schaltet bei 18V durch.

U1: Ist ein spezieller Varisotr für die Autobordnetze. Bei über 18V 
schaltet auch dieser kurzzeitig durch.

Der LM2596 ist wie gesagt nicht das einzelne Bauteil,sondern der 
Regler,wie man ihn über die Bucht bekommt. dieser wandelt 3,2-40V in 
1,25-37V um. (Stepdown Converter)

Ideen und Ratschläge sind weiterhin willkommen.

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