Hallo allerseits,
ich habe zwei voneinander unabhängige µC (jeweils mit eigenem ADC), und
möchte damit nun ein Analogsignal messen. Also ein Signal, welches auf
beide Controller geht. Da die Spannung etwas zu hoch ist, habe ich
zuerst mal einen Spannungsteiler, und gehe dann von diesem auf die
beiden µC. Die entsprechenden Pins der Controller (Analogeingänge) sind
also miteinander verbunden. Hat hiermit irgendjemand eine Erfahrung?
Kann das Probleme geben? Es ist so, dass wenn ich nur mit einem µC
messe, ich ein sauberes Signal habe. Aber wenn beide µC dran sind, dann
habe ich da in regelmäßigen Abständen kleine Spikes auf dem Signal. Mit
dem Oszi kann ich die jedoch nicht sehen, sondern nur mit einer
Visualisierung der gewandelten Analogwerte in der Entwicklungsumgebung.
Ach ja, die µC sind zwei baugleiche STM32F103.
Vielleicht von der SH-Schaltung am Eingang? Die belasten das Signal
pulsartig. Sollte nicht so arg sein, aber wer weiss.
Man geht bei solchen Aufgaben übrigens mit zwei parallelen R's auf die
Controller, damit sie sich gegenseitig nicht beeinflussen. Das wissen
sogar wir Digitalelektriker :-=
GFunk schrieb:> Hat hiermit irgendjemand eine Erfahrung? Kann das Probleme geben?
Wenn du die Masse nicht verbindest, dann schon...
Weltbester FPGA-Pongo schrieb im Beitrag #5119184:
> Vielleicht von der SH-Schaltung am Eingang?
Gegen die Sample-Hold-Problematik hilft prinzipiell ein
Pufferkondensator.
> Man geht bei solchen Aufgaben übrigens mit zwei parallelen R's auf die> Controller
Mit anderen Worten: mit einem Spanungsteiler pro Controller. Sooo arg
teuer sind die Widerstände ja nun nicht.
Also Vcc und GND sind verbunden. Es gibt nur eine gemeinsame Versorgung.
Anbei ein vereinfachter Schaltplan. Version 1 ist so wie es gerade ist,
wobei vor dem Spannungsteiler noch ein paar Cs und ein Ferrit zur
Filterung sind, aber nach dem Teiler ist nichts. Version 2 habe ich
schon getestet, und das bringt eine deutliche Verbesserung! Version 3
kostet zwar nicht viel Geld, aber Platz :-( Version 4 habe ich noch
nicht getestet. Ließe sich ja aber mit allen Versionen kombinieren. Es
deutet jedenfalls momentan alles darauf hin, dass sich die SH-Schaltung
nicht mit Version 1, also einer Direktverbindung verträgt.
Ich halte die Version 4 in jedem Fall als die Beste.
Gründe:
- die wenigsten Bauteile
- die Werte an beiden Eingängen sind identisch (Widerstandstoleranzen!)
- der Kondensator ist in jedem Fall gut, auch wenn nur ein Eingag dran
ist.
GFunk schrieb:> Version 3> kostet zwar nicht viel Geld, aber Platz
Ganz sicher rückwirkungsfrei wäre es, 2 Operationsverstärker zu
verwenden, so würde man das in der Industrie machen. Aber der Preis
dafür ist natürlich absolut ruinös.
Georg
Georg schrieb:> Ganz sicher rückwirkungsfrei wäre es, 2 Operationsverstärker zu> verwenden, so würde man das in der Industrie machen. Aber der Preis> dafür ist natürlich absolut ruinös.LM358 ist nich soo teuer und hat üblicher Weise gleich 2 OPVs im Gepäck.
GFunk schrieb:> Version 3> kostet zwar nicht viel Geld, aber Platz
Soso viel Platz ist das nun auch nicht. Ich würde diese Variante nehmen
(aber mit höheren Widerstandswerten, keine 10k je Zweig empfinde ich als
etwas wenig) oder halt mit OPVs arbeiten.
Vielen Dank an alle!
Variante 4 mit dem Kondensator teste ich noch und berichte dann. Die
Sache mit dem OP wäre sicher gut, ist mir aber doch zu aufwändig.
Ok, höhere Widerstandwerte probiere ich auch noch ...
Georg schrieb:> Ganz sicher rückwirkungsfrei wäre es, 2 Operationsverstärker zu> verwenden, so würde man das in der Industrie machen.
Ich habe seit vielen Jahren an keinem meiner Analogeingänge mehr einen
OP. Das geht tadellos, wenn man definerte Sensoren hat, die entweder
niederimpedant oder immer gleich sind.
> Aber der Preis dafür ist natürlich absolut ruinös.
Der ist nachrangig. Aber wenn ich 32 Analogeingänge habe, dann brauchen
die dafür nötigen OPs einfach zu viel Platz. Die Variante 3 mit einem
10nF Kondensator parallel zu den R8+R10 ist die problemloseste. Die
Variante 4 funktioniert ebenso. Interessant ist nur, was man sich auf
der Verbindungsleitung zwischen den µC alles einfangen könnte.
BTW: warum eigentlich 2 µC? Multiprozessorsysteme sind meist schlechter
handhabbar und wartbar als 1 potenter µC, der alles macht.
Lothar M. schrieb:> BTW: warum eigentlich 2 µC? Multiprozessorsysteme sind meist schlechter> handhabbar und wartbar als 1 potenter µC, der alles macht.
Sehe ich auch so. Warum müssen 2 MCs, die direkt verbunden sind, das
Signal separat messen?
Damit handelt man sich nur Probleme ein, da die Meßergebnisse selten
gleich sind.
Falls wirklich mehrere MCs den gleichen Wert benötigen, macht einer die
Messung und schickt es dem anderen, z.B. über I2C, SPI usw..
Wenn die Belastung des Spannungsteilers durch den S&H-Kondensator das
Messergebnis spürbar verfälscht, würde Dies auch bei nur einem Empfänger
passieren. Aus meiner Sicht, würde ich auch zur Variante 4 mit dem
Pufferkondensator am Spannungsteiler am besten zielführend.
Vielleicht einfach nur das klassische Problem. Masse der
Versorgungsspannung und Analogmasse nicht sauber getrennt. Bei 2 MCs
kannst du ja den Sternpunkt nicht an den Pin des ADC legen.
Wechselnde Stromaufnahme der MCs führen zu wechselndem Spannungsabfall
auf den Masseleitungen. Das Bezugspotential des Analogsignals verschiebt
sich.
GFunk schrieb:> Ach ja, die µC sind zwei baugleiche STM32F103.
Gerade bei den STM32 habe ich die Erfahrung gemacht, dass das zu
messende Signal sehr niederohmig sein muss, da die S&H Stufe es
ordentlich belastet. Will man also eine hohe Abtastfrequenz und wenig
S&H Zeit (ist ja einstellbar bei den Dingern) benötigt es einen
Pufferverstärker.
Um was für ein Signal (Frequenz!) geht es denn?
Verträgt die Signalquelle 5 kOhm, oder gar 2,5 kOm
Belastung?
2k || 3k = 1,2k
1,2k // 10 nF sind ein Tiefpass, Fg = 13 kHz.
Übliche Werte eines Sample-Kondensators Cs sind 30 pF.
10 nF / 30 pF = 330
Um soviel müssten die Spikes abnehmen, wenn es wirklich an
der Belastung durch Cs liegen sollte.
Zumindest bei dem µC, der ganz dicht an den 10 nF liegt.
Der andere hat dann noch die Leitungslänge, um sich was
einzufangen. ;-)
Vielleicht fließen aber wirklich nur von Zeit zu Zeit größere
Ströme über das Board, die zu Potentialverschiebungen
führen.
Manchmal nützt es auch, wenn das Handy nicht so nah
daneben liegt.
Ich bin nach wie vor dran ;-)
und tendiere momentan zu Variante 3, mit noch je einem Kondensator nach
dem Längswiderstand, wenn ich ihn denn nahe der Controller noch
unterbringe.
Zwei Controller müssen leider sein, das ist eine Kundenanforderung. Dass
dies Probleme mit sich bringt, merke ich gerade auch. Aber sie wollen da
halt volle Redundanz. Sensoren sind auch immer zwei da, deren Ausgänge
aber jeweils auf beide Controller gehen. Belastung mit ca. 2kOhm war
bisher kein Problem. Frequenz ist langsam, also eigentlich DC.
Vielen Dank für eure wirklich guten Beiträge!
GFunk schrieb:> Aber sie wollen da> halt volle Redundanz.
Wenn man nur einfach 2 Bauteile parallel schaltet, vergrößert sich aber
die Ausfallwahrscheinlichkeit.
Man braucht noch eine spezielle Instanz, die beide Bauteile überwacht
und im Störungsfall dazwischen umschaltet. Diese muß natürlich weit
zuverlässiger sein, als die zu überwachenden Bauteile.
Redundanz ist ein sehr komplexes Thema, wenn man es richtig machen will.
Daher wird zuvor versucht, erstmal den MC möglichst ausfallsicher zu
machen. Z.B. durch Schutzschaltungen und Entkopplung der Ein- und
Ausgänge und der Versorgungsspannung.
Und nicht zu vergessen die Softwaresicherheit. Eine Todsünde wäre es,
wenn auf beiden MCs die gleiche Software läuft.
Peter D. schrieb:> Man braucht noch eine spezielle Instanz, die beide Bauteile überwacht> und im Störungsfall dazwischen umschaltet
Aber woher weiss diese Instanz, welcher Controller richtig arbeitet? Ein
übliches Verfahren ist, 3 Systeme zu verwenden und als Ergebnis zu
verwenden, was 2 davon übereinstimmend ausgeben.
Peter D. schrieb:> Redundanz ist ein sehr komplexes Thema
Das ist stark untertrieben. Ich hatte mal ein medizinisches Gerät beim
TÜV, da war eine Ausfallüberwachung drin. Der TÜV hat aber verlangt,
dass die Überwachungsschaltung von einer unabhängigen Schaltung
überwacht werden müsste. Auf meinen Einwand, dass man sich da in eine
endlose Rekursion begibt, hat man sich gnädigerweise einverstanden
erklärt, dass nur die Überwachung noch überwacht werden müsste, keine
weiteren Stufen...
Ob sowas einen Sicherheitsgewinn bringt, ist ohnehin nicht gesagt, weil
ja das Gesamtsystem dadurch immer komplexer wird. Selbst beim
Dual-System des TO müsste man konkret nachrechnen, ob es wirklich
zuverlässiger ist als ein einzelnes, aber solche Berechnungen sind sehr
schwierig und messen kann man das erst nach Jahren und mit grossen
Stückzahlen.
Bisher hat der TO ja nur 2 Systeme, die vielleicht das gleiche ausgeben,
vielleicht aber auch nicht - das hilft nicht weiter.
Georg
