Hallo zusammen,
ich plane mit dem ATMega2560 eine Strommessung durchzuführen.
Allerdings habe ich noch einige Fragen zum Beschalten des Analogteils
des Mikrocontrollers.
Die Versorgung AVCC würde ich mit derselben Spannung wie VCC betreiben,
entkoppelt über ein LC-Netzwerk zur Unterdrückung von Störungen auf der
Betriebsspannung (5V mit 10uH und 100nF). So korrekt?
Weiterhin habe ich im Datenblatt gelesen:
Internal reference voltages of nominally 1.1V, 2.56V or AVCC are
provided On-chip. The voltage reference may be externally decoupled at
the AREF pin by a capacitor for better noise performance.
Bedeutet, dass ich eine REF-Spannung abgreifen kann, wenn ich diese per
Software aktiviere, aber wie funktioniert die Beschaltung mit dem
Kondensator? Schließe ich da das eine Ende an den Pin AREF an und lege
das andere auf Masse? Steh da etwas auf dem Schlauch :D
Oder ist auf diese intern generierten Spannungen eher weniger Verlass
und ich sollte die AREF lieber mit einem Referenzspannungswandler wie
z.B. dem REF3030 belegen? :)
Nächster Punkt wäre noch die differentielle AD-Messung, da ich Störungen
vom Massepegel erwarte, würde ich einen Analogpin auf Masse schalten und
per Software die Differenz zwischen den beiden Spannungen (einmal am
Shunt und einmal gegen Masse) errechnen.
Der ATMega2560 kann das, soweit ich das richtig gelesen habe? ("14
Differential input channels")
Mache das gerade zum ersten Mal, deshalb möchte ich mich etwas
absichern, ob das so alles stimmt.. :)
Vielen Dank für eure Mithilfe
Torsten
Auf den ersten Blick erscheint ein ATmega2560 für eine einfache
Strommessung leicht überdimensioniert, daher solltest Du vielleicht
schreiben, warum dieser AVR.
Ferner: wie sieht Deine Meßschaltung aus?
Die interne Vref eines AVR kannst Du extern puffern und verwenden. Eine
separate ext. Referenz ist nicht zwingend notwendig.
Der ATmega hat intern einen ADC mit nur 10 Bit. Wenn Du
Differenzmessungen machen möchtest, sieh Dir die Daten des ADC dazu an.
In der Regel verschlechtert sich das Ergebnis, falls man noch einen
Verstärkungsfaktor braucht.
Zeig Deine Schaltung und schreibe, wie genau die Meßergebnisse gebraucht
werden.
Du kannst in deinem Programm festlegen welche Referenzspannung du nutzen
möchtest. Entweder schaltet du intern auf 1,1V; 2,56 oder auf VCC. Eine
weitere Möglichkeit ist es extern eine andere Referenzspannung
anzulegen. Aber aufpassen was man eingestellt hat wenn man extern was
anlegt. Egal welche Möglichkeit du nutzt solltest du zw. Ref Pin und GND
einen Kerko rein machen um das Rauschen zu verringern. Am Referenzpin
solltest du dann auch die Referenzspannung abgreifen können aber wozu
sollte man das machen, denn hier sollte man möglichst nichts belasten
sonst schwankt deine Reverenzspannung und beeinflusst das Ergebnis.
Shunt Spannungen sollte man verstaerken wenn man etwas Aufloesung will.
zB mal 20, oder so. Und zwar extern. Ein kleiner RRIO OpAmp mit
niederem Offset macht das.
Ja, AREF mit einem 100nF auf AGND. Die Referenzspannung brauchst du
extern nicht. Wozu ?
Hi,
super, danke für die Antworten! :))
Der ATMega ist im Aruino verbaut, er erfüllt weit mehr Aufgaben, die
Strommessung ist nur eine Nebensache.
Die Messschaltung sieht wie in der angehängten Zeichnung aus.
Auf dem Strang liegt insgesamt eine Spannung von 24V, davon sollen bei
einem Maximalstrom von etwa 1A ca. 0,24V am Shunt abfallen.
Bei einem Wert von 0,22Ohm würde bei 1A genau 0,220V abfallen.
Wählen würde ich dann die Vcc als Referenz, die Verstärkung liegt bei
22,7 (5V / 0,22V) bei der nichtinvertierenden Schaltung.
V = 1 + R1/R2 => R1 = 21,7 * R2
R2 = 1,8k Ohm
R1 erforderlich => 39,06kOhm
gewählt: R1 = 39kOhm
Das sollte ausreichen.
Damit komme ich auf 4,986V hoch, sollten ganze 1A fließen.
Bei einer 10Bit Auflösung hätte ich somit eine Genauigkeit auf 1mA, was
in diesem Fall gut ausreicht.
OPAMP ist im Plan ein OPA377, Offset von etwa 1mV, macht bei der
Verstärkung später maximal 22mV (0,44%, entspricht also 4mA Abweichung)
aus, könnte ich mit leben, vlt ist ein OPA335 mit Offset 5uV aber doch
besser :)
Habe dann einen Pin der AnalogReihe einfach direkt auf Masse gelegt
(macht man das so?) für die spätere Differenzmessung.
Und weiter unten symbolisch AREF mit einem Kerko (100nF) auf Masse
gelegt.
Der Pin liegt tatsächlich wo anderst, soll eben symbolisch dastehen.
Bekomme ich da Probleme, wenn ich das eine Signal verstärke und die
Massestörung bei der Differenzmessung nicht?
Torsten A. schrieb:> Bekomme ich da Probleme, wenn ich das eine Signal verstärke und die> Massestörung bei der Differenzmessung nicht?
Das hängt von Deinem Aufbau ab; aber Probleme wirst Du am Anfang
bestimmt haben ;-)
Der OPA ist ein bißchen schnell; daher lege parallel zu R17 noch 1 nF,
damit er nicht schwingt. Von Aref nach +IN vom OPV würde ich noch 1 kOhm
schalten, um einen positiven Offset zu erzwingen. Den kann man
anschließend beim Nullpunkt-Abgleich wieder abziehen.
Den Rest mußt Du probieren, aber bitte kein Steckbrett verwenden!
Torsten A. schrieb:> Bei einer 10Bit Auflösung hätte ich somit eine Genauigkeit auf 1mA
Bitte Auflösung und Genauigkeit nicht verwechseln!
m.n. schrieb:
> Der OPA ist ein bißchen schnell; daher lege parallel zu R17 noch 1 nF,> damit er nicht schwingt.
Okay, alles klar, danke :)
> Von Aref nach +IN vom OPV würde ich noch 1 kOhm> schalten, um einen positiven Offset zu erzwingen.
Wozu ist der Offset gut? Um Ströme nahe 0mA auch noch ohne Probleme
auflösen zu können?
Ich gehe von einem bestimmten Ruhestrom aus, der immer fließt, sagen wir
mal 50mA..
Brauche ich dann den Offset noch? Wie du den beschalten würdest mit
1kOhm ist mir auch noch nicht ganz klar.. ich kenne das eben über einen
Spannungsteiler..
Torsten A. schrieb:> Ich gehe von einem bestimmten Ruhestrom aus, der immer fließt, sagen wir> mal 50mA..> Brauche ich dann den Offset noch?
Dann kannst Du ihn weglassen.
> Wie du den beschalten würdest mit> 1kOhm ist mir auch noch nicht ganz klar..
So, daß durch R16 immer ein Mindestrom fließt; im einfachsten Fall nach
+5 V. Der 'Fehlstrom' variiert natürlich leicht mit dem eigentlichen
Meßstrom, aber das kann man kompensieren.
Ich will Dir das jetzt aber nicht zu kompliziert machen.
Okay, alles klar :)
Ne, in diesem Fall lass ich den Offset weg :)
Nochmals zur differentiellen AD-Messung, wie kann ich diese Abweichungen
durch die einseitige Verstärkung und anderseitige Masseschaltung denn
kompensieren?
Bei der Verstärkung ist die Massestörung ja auch 20-Fach verstärkt?
Gruß Torsten
