Die von einem NTC-Sensor gelieferten Werte sollen von einem PIC18F14K22 eingelesen, intern umgesetzt und für eine Temperaturanzeige ausgegeben werden. Der Sensor hat eine sehr logarithmische Kennlinie und weist im gewünschten Bereich von 20° C bis 120° C einen Widerstandswert von 2.450 Ohm, bzw. 102 Ohm auf. Über eine Konstantstromquelle mit 2 mA versorgt, ergibt das Spannungen zwischen ca. 4,94 V und 0,2 Volt. Damit ist der Adc-Bereich des 10-bit-AD-Wandlers im PIC schon recht gut getroffen. Die Anforderungen an die Temp-Anzeige sind schlicht: die Wandlungszeit ist nahezu egal, selbst 3 sec würden reichen, ebenfalls die Genauigkeit darf einfach sein. Ob das 2°C mehr oder weniger sind, ist in diesem Fallbeispiel von geringer Bedeutung. Zwei Fragen: 1) Reicht als Absicherung des Wandlers gegen Überspannung eine Diode, welche die ÜS bei Temperaturen < 20° C gegen V+ ableitet? 2) Sollte dennoch irgendeine Form der Aufbereitung des vom Sensor gelieferten Signals vorgenommen werden, z.B. durch Vorschalten eines oder mehrerer OP‘s? Oder lohnt sich der Aufwand, die bei diesem PIC mögliche Anlegung von Referenzspannungen für den unteren Level (0,2V) und den oberen Level auszuführen, um damit die Nutzung des ganzen Bereiches des AD-Wandlers mit seinen 1.024 bit zu erreichen? Grüße, wilhelmT
Be T. schrieb: > 1) Reicht als Absicherung des Wandlers gegen Überspannung eine Diode, > welche die ÜS bei Temperaturen < 20° C gegen V+ ableitet? Im Prinzip ja. Allerdings ist da noch eine Frage: woher kommt der Konstantstrom? Denn wenn die Leitung zum NTC unterbrochen ist, muss dieser Strom ja über diese Diode in die µC-Schaltung fließen und dort auch verbraucht werden(!). Denn sonst kann es passieren, dass dann die 5V unzulässig ansteigen. Wenn die Zuleitung zum NTC zudem länger ist, solltest du noch EMV-Maßnahmen einbauen (zumindest einen Serienwiderstand in Richtung µC-Pin). > ergibt das Spannungen zwischen ca. 4,94 V und 0,2 Volt. 0,26V/5V = 1/20 mehr Messbereich. Das entspricht einem Gewinn von etwa 1/4 Bit. Oder andersrum: du verwendest gerade etwa 9,7 Bit von 10 Bit. Der "Zugewinn" rechtfertigt den aufwand m.E. nicht. > Die Anforderungen an die Temp-Anzeige sind schlicht: die Wandlungszeit > ist nahezu egal, selbst 3 sec würden reichen Mit etwas Rauschen (das ist sowieso da), mehrfachen Wandlungen und Mittelwertberechnung lässt sich dieser "Verlust" leicht ausgleichen. Be T. schrieb: > Über eine Konstantstromquelle mit 2 mA versorgt, ergibt das Spannungen > zwischen ca. 4,94 V und 0,2 Volt. Warum nicht einfach einen Spannungsteiler? Dann hättest du das Gehampel mit der zu hohen Spannung nicht. BTW: PTC haben übrigens initial gern mal eine Abweichung von 5%. Dein NTC kann also aus der Schublade bei 20°C auch mal 2410 oder 2670 Ohm haben. Das solltest du dir zur Sicherheit nochmal anschauen. Ggfs. ist dort ein Abgleich nötig.
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Der Konstantstrom kommt von einem LM334, der wiederum an + 10 Volt betrieben wird. Sollte die in der Tat längere Leitung brechen, dann würde irgendein Bauteil – µC oder Regler – defekt werden. Aber mal ehrlich und ohne unhöflich sein zu wollen, so‘n Prob wäre das nicht. Warum kein Vorwiderstand anstelle der Stromquelle? Grübel….. kann ich im Moment nicht sagen! Möglich wäre auch eine Schaltung, in welcher als Vorwiderstand ein gleich großer wie derjenige des Sensors für den untersten Temp-Bereich (laut Datenblatt) von 20° C darstellt, also etwa 2,5 kO, eingefügt wird. Den ganzen Spannungsteiler gleich in die 5 Volt für den µC, und ein OP mit gut 2-facher Verstärkung bis nahe der V-Plus-Versorgung, dann gäbe es in der Tat kein mögliches Überspannungs-Prob. Hm…. Wegen der Möglicheit, den PIC-AD-Wandler „unten“ auf eine Ref-Spannung zu legen: es könnte mich schon reizen, das auszuprobieren. Habe gerade noch mal gemessen. Bei dem Widerstandswert des Sensors – laut DB – von 112,6 O bei 120° C würden da unten 0,225 V anliegen. Nimmt man eine Schottky-Diode wie z.B. die BAT48 und gibt da 0,9 mA drauf, dann ergibt sich eine Spannung von 0,24 V. Etwas weniger mA, dann könnte das exakt passen. Ist aber erst nur mal eine Überlegung. Grüße, wilhelmT
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Lothar M. schrieb: > Denn wenn die Leitung zum NTC unterbrochen ist, muss dieser Strom ja > über diese Diode in die µC-Schaltung fließen und dort auch verbraucht > werden(!). Denn sonst kann es passieren, dass dann die 5V unzulässig > ansteigen. Bin diesem möglichen Störfall mal nachgegangen und habe für die Bedingungen in meiner Schaltung rausgefunden, dass bei dem o.g. Leitungsbruch wahrscheinlich nichts Ungutes passieren wird. Die Gründe: Die 5 Volt Betriebsspannung wird durch einen LM317 erzeugt. Der hat laut Datenblatt einen internen 50 O Widerstand verbaut, welcher Rückströme - gedacht wurde dabei an einen etwaigen Kurzschluss im Eingangsbereich des LM317 und demzufolge ein in der Spitze fetter Strom aus dem sich entladenden Elko auf der 5-Volt-Seite - auffangen soll. Dieser R verkraftet 100 mA. Die vorgesehene Stromquelle liefert aber nur 2 mA, was also dann wohl kein Prob darstellen dürfte. Die Theorie habe ich in der Praxis nachvollzogen, und die Konstantstromquelle über die vorgesehene Schottky-Diode direkt auf die 5-Volt-Leitung gelegt. Das Spannungsmessgerät mit 3 Stellen hinterm Komma zeigt null-komma-null Veränderung an, wenn auf die Stromquelle bis zu 13 Volt gegeben werden. Es bliebe das Risiko, dass der Eingang des AD-Wandlers mit 0,2 Volt oberhalb der Betriebsspannung des µC's belastet werden könnte. Wolln mal hoffen, dass der das ab kann. Grüße, wilhelmT
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Lothar M. schrieb: > Warum nicht einfach einen Spannungsteiler? Dann hättest du das Gehampel > mit der zu hohen Spannung nicht. Würde ich auch vorschlagen. Einfach eine ratiometrische Messung über Spannungsteiler der an der Versorgungsspannung des uC hängt. Über die Referenzspannung muss man sich dann auch keine Gedanken mehr machen. https://de.wikipedia.org/wiki/Ratiometrisch Wenn der zu messende Bereich ~100...2500 Ohm umfasst, dann entspricht das ungefähr Faktor 25. Der Vergleichswiederstand liegt dann wohl am günstigsten in der geometrischen Mitte, also bei 100 mal Wurzel(25) -> 500 Ohm. In niedrigsten Fall liegt man dann bei 1/6 und im höchsten bei 5/6 des Messbereichs. Sind 2/6 oder 1/3 verschenkt, aber das ist immer noch kein ganzes Bit. Be T. schrieb: > ebenfalls die Genauigkeit darf einfach sein. Dann mach es doch so einfach wie möglich ;-) Be T. schrieb: > Es bliebe das Risiko, dass der Eingang des AD-Wandlers mit 0,2 Volt > oberhalb der Betriebsspannung des µC's belastet werden könnte. Wolln mal > hoffen, dass der das ab kann. FIGURE 17-6: ANALOG INPUT MODEL Braucht man bei ratiometrischer Messung zwar nicht, aber die Schutzdioden sind gewöhnlich eingebaut
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