Schutzschaltung für ADC-Eingang

[BrandiPLC (Gast)]

Servus liebes Forum,
das hier ist mein erster Beitrag hier. Zu meiner Person: ich bin Schüler 
einer technischen Schule für Elektrotechnik. Mein Elektronik-Professor 
stellt uns des öfteren Schaltungsdesign-Aufgaben. Das Problem ist, dass 
er uns dabei überhaupt nicht hilft.
Die letzte Aufgabe handelt von einer Schutzschaltung für einen 
ADC-Eingang. Der Spannungsbereich des ADC-Einganges liegt bei 0 - 3,6V. 
Der speisende Sensor gibt maximal 5 mA aus - die Ausgangsspannung des 
Sensors beträgt zudem 0 - 6V.
Meine Aufgabe ist es jetzt, die Spannung des Sensors so zu begrenzen, 
sodass ich das Signal auf den ADC-Eingang führen kann. Anschließend muss 
ich noch einen Tiefpassfilter einbauen - aber leider schaffe ich nicht 
mal die Dimensionierung der Widerstände.
Ich habe daran gedacht, dass ich zuerst den 1. Widerstand ausrechne:
R1 = (6V-3,6V)/(5mA)
Ist der Ansatz richtig? Der Gedanke ist, dass am 1. Widerstand 2,4V 
abfallen sollen, sodass ich am unteren Widerstand max. 3,6V für den 
ADC-Eingang abgreifen kann.

Ich würde mich über eine Antwort sehr freuen.
mfg

[Franko P. (sgssn)]

Wenn du davon mal ausgehst, dass der ADC-Eingang sehr hochohmig wäre, 
müsste lediglich der ganze Spannungsteiler für die 5mA ausgelegt werden. 
6V/5mA = 1200 Ohm. Das ist der Minimalwert für R1+R2.

gerhard

[Helge (Gast)]

Und wie lautet die genaue Aufgabenstellung?

Kann der ADC bis 3,6V messen, oder darf die Spannung nicht höher sein 
weil dann kaputt? - Ein möglicher Meßbereich wäre z.B. 0-3,3V, und 
Spannungsbegrenzung 3,6V.

Wenn das Signal maximal 5mA liefern kann, muß man nicht 5mA rausziehen. 
Das ist nur die Obergrenze. Ich würde den Spannungsteiler z.B. zwischen 
1-2mA berechnen, es kommt ja noch der Tiefpass-Kondensator dazu.

[Sven B. (scummos)]

Berechne das Verhältnis für die 2 Widerstände im Spannungsteiler, sodass 
von den 5V noch 3.6V übrig bleiben (oder eher etwas weniger). Du kennst 
dann R1/R2.

Dann wähle konkrete Werte, indem du I = U / (R1 + R2) nach R1 + R2 
auflöst, wobei du für U und I deine Werte einsetzt.

Dann runde das großzügig auf, und bestimme mit deinem Verhältnis R1 und 
R2.

[BrandiPLC (Gast)]

"Der ADC hat einen Spannungsbereich von 0V - 3,6V", so die Angabe.

[BrandiPLC (Gast)]

Franko P. schrieb:
> Wenn du davon mal ausgehst, dass der ADC-Eingang sehr hochohmig
> wäre,
> müsste lediglich der ganze Spannungsteiler für die 5mA ausgelegt werden.
> 6V/5mA = 1200 Ohm. Das ist der Minimalwert für R1+R2.
>
> gerhard

Super danke. Werde ich gleich mal ausprobieren.

[Helge (Gast)]

Spannung:
3,6V. 6-3,6=2,4V.
Maximalstrom:
Für hohe Frequenzen wird die Spannungsquelle mit R1 abgeschlossen, der 
Kondensator wirkt wie Kurzschluß. Auch bei 6V hoher Frequenz dürfen 
maximal 5mA fließen. 6V/5mA=1,2k.
3,6/2,4*1,2k=1,8k. Heraus kommen also 1k8 und 1k2, die gibts beide zu 
kaufen (E12-Widerstandsreihe https://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe ).
Tiefpaß:
Berechne den Widerstand für den Tiefpaß, der Quellwiderstand ist die 
Parallelschaltung aus den beiden gerad ausgerechneten Widerständen. Aus 
der Formel für RC-Tiefpaß, R und f berechne den Kondensator.