Hallo alle,
ich bin dabei, mir einen Kabeltester zu bauen, der verschiedene
Messungen durchführen soll.
Im ersten Schritt soll der Widerstand der 10 Leiter im Kabel gemessen
werden.
Ich verwende dazu den internen ADC eines Atmega328p.
Bei meinen Recherchen hier im Forum habe ich unter anderem die
Empfehlung gefunden, vor den ADC Eingang einen Serienwiderstand zu
setzen.
Der verlangsamt allerdings die Messung. Bei einem 4K7 Widerstand muss
ich ca. 2ms warten, bevor ich das Sample ziehen kann. Bei 10K sind es
fast 4ms.
Multipliziert mit den 10 Leitern und jeweils 5 Messungen dauert der
Prozessschritt dann schon 200ms.
Nun frage ich mich, ob der Serienwiderstand wirklich so hoch sein muss.
Würde nicht auch 1K reichen? Oder braucht man ihn überhaupt?
Außerdem würde mich interessieren, welche Schutzfunktion der genau haben
soll... Oder geht es nur darum, die Störanfälligkeit zu minimieren?
Meine Schaltung:
Hallo,
ein Serienwiderstand kann bei Anschluß externer Komponenten verhindern,
daß der Eingang eine Überspannung abbekommt, die ihn schädigt. Je größer
der Widerstandswert, desto eher haben die eingebauten Schutzdioden die
Chance, die Spannung zu GND oder +Ub abzuleiten.
Nachteilig ist wie immer die entstehende Tiefpaßcharakteristik.
Allerdings bei Anschluß langer Leitungen kann diese auch als Vorteil
wirken, je nachdem ob HF-Einstreuungen oder Brumm samt Oberwellen zu
erwarten sind.
mfG
MikroMirko schrieb:> Der verlangsamt allerdings die Messung. Bei einem 4K7 Widerstand muss> ich ca. 2ms warten, bevor ich das Sample ziehen kann. Bei 10K sind es> fast 4ms.
Kein Wunder, wenn du da einen so dicken Kondensator hinter den
Widerstand schaltest.
MikroMirko schrieb:> Nun frage ich mich, ob der Serienwiderstand wirklich so hoch sein muss.> Würde nicht auch 1K reichen? Oder braucht man ihn überhaupt?> Außerdem würde mich interessieren, welche Schutzfunktion der genau haben> soll... Oder geht es nur darum, die Störanfälligkeit zu minimieren?
Die Schutzfunktion ist zusammen mit den eingebauten Dioden ein Ableiten
von Überspannung nach VCC und GND (bei negativen Spannungen). Die
schützen den Eingang vor leichten ESD-Spannungen beim Handling.
Für einen Kabeltester hast du das Problem, dass du ja ständig mit dem
Eingang arbeitest, neue, ev. lange Kabel anschließt und damit den
Eingang deutlich mehr stressen wirst als es in einer fest eingebauten
Schaltung der Fall wäre. Schutzmaßnahmen sind also auf jeden Fall
notwendig.
Klar kannst du den Serienwiderstand auch reduzieren, auch unter 1k. Aber
dann empfehle ich zusätzliche externe Schottky-Dioden von GND zum
Eingang und noch eine vom Eingang nach VCC. Die internen sind nicht oder
selten spezifiziert, so dass man hier keinen Wert für den maximalen
Strom weiß.
Auch eine Z-Diode vom Eingang nach GND kann eine Lösung sein.
Die Störanfälligkeit wird durch die Kombination auch verringert:
irgendwelche Einstreuungen höherer Frequenz werden durch den Tiefpass
aus 10k / 100nF gedämpft.
Auch das ist nur dann notwendig, wenn du tatsächlich mit Störungen
rechnen musst.
Arduino Fanboy D. schrieb:> Mir erschließt sich nicht, wie man mit der Schaltung einen Kabel/Leiter> Widerstand messen soll/will.
Schicke einen definierten Strom durch das Kabel und messe die Spannung
mit dem ADC? Dann: R= U/I :-).
HildeK schrieb:> Klar kannst du den Serienwiderstand auch reduzieren, auch unter 1k. Aber> dann empfehle ich zusätzliche externe Schottky-Dioden von GND zum> Eingang und noch eine vom Eingang nach VCC. Die internen sind nicht oder> selten spezifiziert, so dass man hier keinen Wert für den maximalen> Strom weiß.
Atmel empfiehlt, einen Strom von 1mA nicht zu überschreiten. Zur
Verkleinerung der Zeitkonstante könnte man statt des Widerstandes
alternativ auch den Kondensator verkleinern.
MikroMirko schrieb:> ich bin dabei, mir einen Kabeltester zu bauen, der verschiedene> Messungen durchführen soll.> Im ersten Schritt soll der Widerstand der 10 Leiter im Kabel gemessen> werden. Ich verwende dazu den internen ADC eines Atmega328p.
Aha. Und wie genau willst du das messen? Ich nehme an, einen Teststrom
durchschicken und dann den Spannungsabfall messen?
> Bei meinen Recherchen hier im Forum habe ich unter anderem die> Empfehlung gefunden, vor den ADC Eingang einen Serienwiderstand zu> setzen.
Das wäre eine mögliche Schutzmaßnahme, die in Verbindung mit den
eingebauten Schutzdioden eine Überspannung ableitet.
> Der verlangsamt allerdings die Messung. Bei einem 4K7 Widerstand muss> ich ca. 2ms warten, bevor ich das Sample ziehen kann. Bei 10K sind es> fast 4ms.
Ja. 10K mal 100nF gibt 1ms Zeitkonstante. Über den Daumen gepeilt muß
man 5 Zeitkonstanten abwarten, bis sich der Wert am Kondensator
eingependelt hat. Aber 100nF sind auch Faktor 10 mehr, als man bräuchte.
> Nun frage ich mich, ob der Serienwiderstand wirklich so hoch sein muss.> Würde nicht auch 1K reichen? Oder braucht man ihn überhaupt?
Das weißt nur du. Mit welchem Spannungsabfall rechnest du denn?
Für gängige "Kabel" würde ich mit Widerständen im mΩ Bereich rechnen.
Das gibt dann auch nur entsprechend kleine Spannungen. Du wirst ja wohl
kaum mehrere Ampere Teststrom verwenden wollen.
So kleine Spannungen kann man dann auch einfach mit einer parallel
geschalteten Diode begrenzen. Bzw. wenn du den Teststrom von der
Versorgungsspannung des µC ableitest, dann brauchst du gar keine
Spannungsbegrenzung. Höher als die Betriebsspannung kann der
Spannungsabfall am Testobjekt nicht werden.
Viel interessanter ist, wie du das kontaktieren willst. Bei der Messung
kleiner Widerstände braucht man einen 4-Leiter Anschluß. Sonst mißt man
im wesentlichen die Widerstände der Klemmstellen.
Aber vielleicht sind deine Kabel ja auch sehr lang oder haben einen sehr
geringen Querschnitt. Was wissen wir denn schon. Da müßtest du schon mal
ein paar Informationen mehr rausrücken.
HildeK schrieb:> Arduino Fanboy D. schrieb:>> Mir erschließt sich nicht, wie man mit der Schaltung einen Kabel/Leiter>> Widerstand messen soll/will.>> Schicke einen definierten Strom durch das Kabel und messe die Spannung> mit dem ADC? Dann: R= U/I :-).>
Danke für deine freundliche Aufklärung.
Allerdings sehe ich keine KSQ, keinen Shunt, nix dergleichen.
Schön, dass du soviel Fantasie hast.
Aber mit der gezeigten Schaltung hat das nichts zu tun, denn diese kann
das von dir genannte Prinzip nicht erfüllen.
Eine Randbemerkung ohne Gewähr:
Es könnte, muss nicht, aber könnte sein, dass mir das ohmsche Gesetz
schon länger bekannt ist, als dir. Ebenso das von dir so blumig
beschriebene Messprinzip.
Axel S. schrieb:> braucht man einen 4-Leiter Anschluß
Wenn es über eine einfache Durchgangsprüfung hinaus gehen soll, ist eine
Messbrücke o.ä. wohl angesagt.
Natürlich kann die eingangs gezeigte Schaltung auch dieses nicht
leisten.
Hallo alle und Danke für eure Hinweise.
HildeK schrieb:> Die Schutzfunktion ist zusammen mit den eingebauten Dioden ein Ableiten> von Überspannung nach VCC und GND (bei negativen Spannungen). Die> schützen den Eingang vor leichten ESD-Spannungen beim Handling.> Für einen Kabeltester hast du das Problem, dass du ja ständig mit dem> Eingang arbeitest, neue, ev. lange Kabel anschließt und damit den> Eingang deutlich mehr stressen wirst als es in einer fest eingebauten> Schaltung der Fall wäre. Schutzmaßnahmen sind also auf jeden Fall> notwendig.>> Klar kannst du den Serienwiderstand auch reduzieren, auch unter 1k. Aber> dann empfehle ich zusätzliche externe Schottky-Dioden von GND zum> Eingang und noch eine vom Eingang nach VCC. Die internen sind nicht oder> selten spezifiziert, so dass man hier keinen Wert für den maximalen> Strom weiß.> Auch eine Z-Diode vom Eingang nach GND kann eine Lösung sein.> Die Störanfälligkeit wird durch die Kombination auch verringert:> irgendwelche Einstreuungen höherer Frequenz werden durch den Tiefpass> aus 10k / 100nF gedämpft.> Auch das ist nur dann notwendig, wenn du tatsächlich mit Störungen> rechnen musst.
Ahhh... ok. Die internen Schutzdioden hatte ich gar nicht auf dem
Schirm.
Das mit einbezogen, ergibt sich mir schon ein klareres Bild.
Aus Anwendungssicht würde ich dann tatsächlich zu dem Widerstand von 10K
tendieren. Ob ich den Kondensator ggf. verkleinere, würde ich einfach
mal in einem Praxistest ausloten.
Zudem habe ich den Messvorgang etwas angepasst und es die Dauer der
Durchgangsprüfung spielt nun eine untergeordnete Rolle.
Im Anhang mal ein Screenshot.
Die blaue Kurve zeigt an, wann der ADC misst (high = messung läuft).
Die gelbe Kurve zeigt den Pegel am ADC Eingang.
Im Bild sieht man, dass die ersten drei Leiter Durchgang haben.
Die Messung eines Leiters dauert dann inkl. der Wartezeit ca. 6ms.
Dann folgt nochmal eine weitere ms Pause bevor der nächste Leiter an den
ADC gezogen wird.
Wie sich Temperaturschwankungen hier auswirken, werde ich nächste Woche
mal messen.
Evtl. kann ich die Wartezeit (im Bild zwischen Cursor 1 und 2) von 4ms
auf 3 verkürzen und dafür die Pause zwischen den Messungen etwas
erhöhen. Mal schauen.
Besten jedenfalls für die Erklärung der Schutzfunktion. Das hat mir sehr
geholfen.
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