Zwei Netzteile, OP Schaltung an XMC4500

[Mathis R (Gast)]

Hallo zusammen,

zuerst ein paar Worte über mich. Bin 35, habe vor langer Zeit eine 
Ausbildung zum Informationselektroniker gemacht, bin allerdings seit 
über zehn Jahren raus aus der Materie. Vor einiger Zeit hat es mich 
allerdings gepackt und ich will wieder etwas in die Elektronik und µC 
Welt einsteigen.

An folgendem Projekt bin ich momentan dran:

Ich möchte mit einem XMC4500 Relax Kit die Frequenz einer 
Wechselspannung bis 10kHz messen. Hier geht es mir erstmal um die 
Elektronik die ich mir überlegt habe.

1. Netzteil mit zwei sym. Spannungen um OP Schaltungen zu versorgen. Ca. 
150mA je Spannung.
2. Netzteil mit +12V und +5V. Die 5V sollen später den XMC4500 
versorgen. Ca. 400mA je Spannung.
3. Eine OP Schaltung mit Verstärkung, DC-Offset und Tiefpass um das AC 
Signal für den ADC anzupassen.
Die Dimensionierung für die Trafos ist noch nicht endgültig.

Für die Netzteile sind die Schaltpläne angehängt.

Als (Mess-)Geräte steht mir folgendes zur Verfügung:
Fluke 179 Multimeter, Rigol DS1104Z Oszilloskop und ein Rigol DS1022 
Signalgenerator.

Folgende Fragen haben sich für mich ergeben:
1. Bei den beiden Netzteile würde ich die Masse auf der Sekundärseite 
verbinden. Kann / muss ich das machen?
2. Die Spannung für das DC-Offset würde ich von einem der Netzteile 
abgreifen. I.O.?
3. Zum testen würde ich das Signal vom DS1022 einspeisen. Die Netzteile 
hängen an der selben Phase wie das Oszi und der Signalgenerator. Bei den 
Rigol Geräten ist der GND am Tastkopf bzw. Signalausgang mit dem 
Schutzleiter verbunden. Bekomme ich hier Probleme beim Einsatz des 
Oszilloskops wenn ich ab der Sekundärseite messe (verschieden Masse 
Potentiale)? Das ich an einem Brückengleichrichter nicht "einfach" am 
Eingang und Ausgang messen kann, habe ich bereits gelesen.
4. Wenn alles soweit funktioniert, möchte ich von meinem Laptop (im 
Akkubetrieb) aus das AC Signal einspeisen und die Auswertung über UART 
zurück schicken. Wie sieht es hier mit der Masse Thematik aus?

Vielen Dank schon mal für eure Antworten.

Gruß Mathis

[Michael B. (laberkopp)]

Mathis R schrieb:
> 1. Bei den beiden Netzteile würde ich die Masse auf der Sekundärseite
verbinden.

Ja.

> 2. Die Spannung für das DC-Offset würde ich von einem der Netzteile
abgreifen. I.O.?

Da da ein Netzteil mit +/- Spannung hast, ist der DC-Offset ja wohl 0V, 
also Masse.

> 3. Zum testen würde ich das Signal vom DS1022 einspeisen. Die Netzteile
hängen an der selben Phase wie das Oszi und der Signalgenerator. Bei den
Rigol Geräten ist der GND am Tastkopf bzw. Signalausgang mit dem
Schutzleiter verbunden. Bekomme ich hier Probleme beim Einsatz des
Oszilloskops wenn ich ab der Sekundärseite messe (verschieden Masse
Potentiale)?

Nein, weil dein Netzteiltrafo ja isoliert.

> 4. Wenn alles soweit funktioniert, möchte ich von meinem Laptop (im
Akkubetrieb) aus das AC Signal einspeisen und die Auswertung über UART
zurück schicken. Wie sieht es hier mit der Masse Thematik aus?

UART ? Hast du ernsthaft geguckt, ob dein Laptop noch so eine Buchse hat 
? Daher auch deine +/-12 V ?

UART ist so was von alt und tot. Der einzige Vorteil dabei ist, daß du 
Spannungen grösser und kleiner als Masse hast, mit denen du auch deinen 
Audioteil speisen kannst, um dessen Signale unter 0V zu verarbeiten. Da 
der allerdings sowieso keine Gleichspannung unter 0V ausgeben kann, 
könnte man den Audioteil auch durch einen Kondensator trennen und auf 
VCC/2, also 1.7V legen.

                   3.3V      3.3V     3.3V       3.3V
                    |         |        |          |
                   10k        |        |          |
                    | TLC3702 |    +-------+  +-------+
            +-------(--------|+\   |       |--|       |-- 
            |       |        |  >--|uC     |  |MAX3232|  RS233
Audio--1uF--+--47k--+---+----|-/   |       |--|       |--
                    |   |     |    +-------+  +-------+
                   10k 47uF   |        |          |
                    |   |     |        |          |
                   GND GND   GND      GND        GND

So versorgt man alles aus einer 3.3V Spannungsquelle 
https://www.conrad.de/de/p/mean-well-irm-03-3-3-ac-dc-printnetzteil-3-3-v-dc-900-ma-3-w-1713999.html 
und spart sich dein überambitioniertes Netzteil, welches mit den 12V 
Trafo knapp ausgelegt ist, da hilft auch der LowDrop Regler LM2940 nicht 
wirklich.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9


Ideal ist die von mir aufgezeichnete Schaltng nicht, weil Audiomasse 
zwar im Laptop mit UART-Masse verbunden ist, aber leichte Störungen 
aufweist, die vom Komparator gesehen werden. Besser wäre ein 
Differenzverstärkereingang der zwischen Audiosignal und Audiomasse 
misst, aber da der Audiomasse in Bezug auf Audiosignal sehen muss, muss 
er eine negative Spannungsversorgung oder eine geschickte Schaltung 
haben.

Da aber der UART-Ausgang eh nicht zeitgemäss ist und ein USB ode 
Ethernet-Ausgang sein sollte, den dein uC ja auch bietet, ist die 
Schaltung eh nur ein Beispiel wie man deine Vorstellung macht.

[Mathis R (Gast)]

Danke für die schnelle Rückmeldung und Entschuldigung für meine Späte.

Mir ist bewusst dass das Netzteil aufwändiger realisiert ist als nötig. 
Für mich ist hier der Weg das Ziel.

Was UART betrifft, auf dem Zusatzboard vom XMC ist ein USB to UART 
Controller drauf. Wenn ich das richtig verstanden haben läuft die 
Verbindung über ein USB Kabel und intern wird das UART Protokoll 
verwendet.

Danke für deine Hilfe.

Gruß Mathis