Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie beeinfluss ein ADC eines Prozessors einen Spannungsteiler?


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von Achim S. (achims)


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Hallo
wenn ich zur Messung von 5V, 12V und 30V einen Spannugteiler aufbaue und 
diesen ohne Prozessor messe funktioniert er super. Bei 30V 
Eingangsspannung kann ich genau 5,0V messen. Schliesse ich den 
Spannungsteiler an den ADC Eingang eines Atmega (5V) an bricht die 
Spannung am Spannungsteiler auf ca. 0,85V zusammen. Kann mir jemand 
sagen warum das so ist?

von MaWin O. (mawin_original)


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Achim S. schrieb:
> Kann mir jemand sagen warum das so ist?

Du hast den Pin falsch konfiguriert.
Näheres im geheimen Sourcecode oder in der nächsten Salamischeibe.

von Michael B. (laberkopp)


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Achim S. schrieb:
> Kann mir jemand sagen warum das so ist?

Minimaler Quellwiderstand wenn man die Genauigkeit des ADC nicht 
ruinieren will: 10kOhm.

von Achim S. (achims)


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Das stimmt nicht. Diesen Pin habe ich dann an ein Poti angeschlossen das 
zwischen 0 und 5V geregelt werden kann. Bein einer Auflösung 8 Bt wurde 
das Ergebnis korrekt angezeigt. Bloss der Spannungsteiler funktioniert 
nicht.

von Norbert (der_norbert)


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Achim S. schrieb:
> Bloss der Spannungsteiler funktioniert
> nicht.

25MΩ und 5MΩ?

PEBKAC!

von Johannes T. F. (jofe)


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Achim S. schrieb:
> Bloss der Spannungsteiler funktioniert nicht.

Aus welchen Widerstandswerten besteht denn dein Spannungsteiler?
Oder ist das etwa streng geheim?

von MaWin O. (mawin_original)


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Achim S. schrieb:
> Bloss der Spannungsteiler funktioniert nicht.

Dann musst du dich wohl damit abfinden.

Oder wie stellst du dir nun vor, dass dir irgendjemand helfen soll?
Ohne Schaltplan und ohne Software.

Kommt die nächste Salamischeibe irgendwann?

von Achim S. (achims)


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Der Spannungsteiler besteht insgesamt 3 Widerstände.

30V  ---
        |
       ---
       |  |  400kOhm
       |  |
       ----
        |
10V -----
        |
       ----
       |  |  100kOhm
       |  |
       ----
        |
        ------ 5V Prozessor
        |
       ----
       |  | 100kOhm
       |  |
       ----
        |
-----------------  GND

von Norbert (der_norbert)


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Achim S. schrieb:
> Der Spannungsteiler besteht insgesamt 3 Widerstände.
400kΩ 100kΩ 100kΩ

Wie gesagt: PEBKAC.
Das Datenblatt des unbekannten Controllers gibt im ADC Teil Aufschluss.

von Helmut -. (dc3yc)


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Und welchen Widerstand hatte das Poti?

von Achim S. (achims)


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100kOhm

von Helmut -. (dc3yc)


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Und welchen Eingangswiderstand am ADC-Pin hat dein Prozessor? Der liegt 
zu deinen 100k parallel!

von Johannes T. F. (jofe)


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Achim S. schrieb:
> Der Spannungsteiler besteht insgesamt 3 Widerstände.

Teile einfach alle Widerstandswerte durch 100, dann sollte es 
funktionieren. Vorausgesetzt, der Innenwiderstand der 30-V- bzw. 
10-V-Quellen ist hinreichend gering. Wo kommen denn diese 30 V und 10 V 
her?

von Norbert (der_norbert)


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Helmut -. schrieb:
> Und welchen Eingangswiderstand am ADC-Pin hat dein Prozessor? Der
> liegt
> zu deinen 100k parallel!

Das Problem ist der winzig kleine Kondensator, der möchte gerne 
innerhalb der sampling-time aufgeladen werden. Aber nicht über'n halbes 
MΩ.

von MaWin O. (mawin_original)


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Achim S. schrieb:
> 400kOhm
> 100kOhm
> 100kOhm

Und jetzt nimmst du die Eingangsimpedanz von deinem ADC und rechnest 
mal.

von T.U.Darmstadt (Gast)


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Es geht nichts über richtig hochwertige dimensionierte Spannungsteiler, 
die das Messsignal möglichst nicht belasten.

Und es geht nichts über hochwertige Ausbildung an Universitäten der 
Studenten die Foren möglichst wenig belasten.

Ich meine, es ist doch irgendwo klar, dass selbst ein auf Tristate 
geschalterer Pin an einem Prozessor oder woc auch immer noch etwas Strom 
zieht.

Da gibt es Leckströme der beteiligten Eingangstreiber, Drainströme der 
Treiber selber, die auf den Eingang rückspiegeln und bei Belastung des 
Chips am Ausgang dafür sorgen, dass man trotz 80db Sperrdämpfung die 
Rückwirkung manchmal am Eingang messen kann, so als wäre es ein Ausgang

Ja und ESD-Schutzdioden gibt es auch noch und auch die haben Leckströme.

Der geneigte Leser möge sich eine Ersatzschaltung aufmalen und 
ausrechnen, wie er die gemessenen Werte umzurechnen hat, damit er auf 
die realen Verhältnisse kommt, so als gäbe es die Messbelastung durch 
den Spannungsteiler nicht und auch nicht die das Spannungsteilers selbst 
durch seinen Eingangspin.

MaWin O. schrieb:
> Achim S. schrieb:
>> 400kOhm
>> 100kOhm
>> 100kOhm

Ich empfehle immer die Nutzung von 10MOhm aufwärts. Da wird die Messung 
sehr einfach.

von MaWin O. (mawin_original)


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Thomas U. schrieb:
> Ich meine, es ist doch irgendwo klar, dass selbst ein auf Tristate
> geschalterer Pin an einem Prozessor oder woc auch immer noch etwas Strom
> zieht.

Bei einem ADC will vor allem ein Kondensator geladen werden.

> Ich empfehle immer die Nutzung von 10MOhm aufwärts. Da wird die Messung
> sehr einfach.

Käse.

> Messbelastung durch den Spannungsteiler

Wer sagt denn überhaupt, dass die Quelle hochohmig ist und dass das 
überhaupt eine Rolle spielt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Achim S. schrieb:
> an den ADC Eingang eines Atmega
Lies das Datenblatt.

Dort steht drin, dass der Innenwiderwiderstand der Quelle am ADC weniger 
als 10kOhm sein soll, wenn du brauchbare und stabile Messwerte bekommen 
willst.

Allerdings ist das hier nicht das Problem. Denn du schaltest vermutlich 
den Multiplexer im uC nicht um und der Leckstrom des ADC Pins liegt im 
Bereich weit unter 1uA.

Achim S. schrieb:
> Schliesse ich den Spannungsteiler an den ADC Eingang eines Atmega (5V)
> an bricht die Spannung am Spannungsteiler auf ca. 0,85V zusammen.
Wo am Spannungsteiler misst du da womit? Und welchen AD Wert gibt der 
ADC aus?

Merke: nur mit brauchbarer Beschreibung des Problems bekommst du 
brauchbare Antworten.

MaWin O. schrieb:
> Wer sagt denn überhaupt, dass die Quelle hochohmig ist
Eben: keiner weiß überhaupt was vom Schaltungsaufbau oder der 
Pinkonfiguratuon oder der Software oder sonst irgendwas, was zur 
Problemlösung nötig ist.

: Bearbeitet durch Moderator
von Norbert (der_norbert)


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Bei einem Cs von 14pF und einem Vorwiderstand von 400kΩ, da beträgt tau 
bereits über 5½ µs. Und bei 'nem 10bit Wandler brauchen wir über weniger 
als 7 tau nicht zu reden.
Da wären wir schon im 40µs Bereich. Viel Glück damit!

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Und welchen Eingangswiderstand am ADC-Pin hat dein Prozessor? Der liegt
> zu deinen 100k parallel!

Nein, eher nicht. Das Problem ist zum einen das Leute einfach glauben
niemals Datenblaetter lesen zu muessen und zum zweiten der Kondensator
der beim samplen auf den Eingang geschaltet wird. Daher haengt
dessen Impedanz auch von der Samplefrequenz hab.
Desweiteren sei noch erwaehnt das Controller gerne einen 
Eingangsumschalter
haben der auch noch interessante Effekte machen kann.

Wer es genau will schaltet einen OPV dazwischen. Wer richtige Ansprueche 
(Geschwindigkeit/Aufloesung) hat muss da sogar sehr spezielle OPVs 
nehmen.

Vanye

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Wenn der Multiplexer im ADC nicht umgeschaltet wird, ist die 
Quellimpedanz weitgehend unwichtig. Dann gibt es auch mit 1 MOhm noch 
stabile und gute Werte.

Wie gesagt: die zur Problemlösung nötige Information ist hier im Thread 
noch nicht aufgetaucht.

: Bearbeitet durch Moderator
von MaWin O. (mawin_original)


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Lothar M. schrieb:
> Wenn der Multiplexer im ADC nicht umgeschaltet wird, ist die
> Quellimpedanz weitgehend unwichtig.

nö. Je nach Signalfrequenz kommt dann gar nichts mehr an.

von Stefan F. (Gast)


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MaWin O. schrieb:
> Je nach Signalfrequenz kommt dann gar nichts mehr an.

Hier geht es höchstwahrscheinlich Gleichspannung.

von MaWin O. (mawin_original)


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Stefan F. schrieb:
> höchstwahrscheinlich

Die Salamischeibe fehlt leider.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Impedanz hin oder her - bei diesem Konstrukt würde ich zumindest einen 
2,2nF - 10nF Kondensator vom ADC Eingang nach Masse legen.
Ich messe hier so ähnlich 60V und 12V und das klappt trotz meiner 
merkwürdigen ADC Konstruktion (kommt davon, wenn man keinen MC mit ADC 
benutzt). Bei mir liegt also das Signal am Eingang des Analog 
Comparators.

von MaWin O. (mawin_original)


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Matthias S. schrieb:
> Impedanz hin oder her - bei diesem Konstrukt würde ich zumindest einen
> 2,2nF - 10nF Kondensator vom ADC Eingang nach Masse legen.

Je nach Eingangssignal, das wir ja nicht kennen, verschlimmert das nur 
die Situation.
Diese Salamischeibe fehlt leider noch.

von Klaus H. (hildek)


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Johannes F. schrieb:
> Teile einfach alle Widerstandswerte durch 100, dann sollte es
> funktionieren.

Durch 10 reicht, dann ist er in Spec mit ca. 8k Quellwiderstand. Ok, wir 
kennen den µC bzw. ADW noch immer nicht.

Helmut -. schrieb:
> Und welchen Widerstand hatte das Poti?
Achim S. schrieb:
> 100kOhm
Der Teiler hat am 5V Ausgang 83k Innenwiderstand (100k || 500k), das 
Poti schlimmstenfalls 50k (Mittelstellung) und wenn er es auf 5V 
einstellt, dann nur noch ≈ 14k (17k || 83k)

MaWin O. schrieb:
> Diese Salamischeibe fehlt leider noch.
Auch die Abtastfrequenz.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Minimaler Quellwiderstand wenn man die
> Genauigkeit des ADC nicht ruinieren will: 10kOhm.
Das find ich schon recht wenig. Als ich damals mit AVRs, LCDs, ADCs usw. 
angefangen habe, habe ich mit dem ADC einfach mal einen offenen Pin 
messen lassen. Das Ding war so empfindlich, daß es langsam durch die 
Gegend gedriftet ist.

Dann wäre es auch noch eine Frage, welcher ADC genau, welche 
Genauigkeit/Auflösung man braucht und wie schnell die Messung auf 
Spannungsänderungen reagieren soll. Wenn man sich mit 0,1V oder so 
zufrieden gibt, vielleicht die Messspannung noch mit 10..22nF gegen 
Masse abblockt (was sehr viel im Vergleich zum Sample&Hold-Kondensator 
ist falls der nicht sowieso über einen internen Vorverstärker geladen 
wird), braucht man keinen besonders geringen Innenwiderstand der Quelle 
mehr.

von Achim S. (achims)


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Ja es handelt sich um Gleichspannung und der Prozessor ist ein Attiny 
84. Laut DB soll der Eingangswiderstand 100kOhm betragen.
Bei einer Kontrollmessung ohne angeschlossenen Prozessor hat der 
Spannungsteiler ohne Probleme funktioniert. Damit meine ich, das bei 
einer Eingangsspannung von 30V am Teiler 5V angelegen haben.

Lothar M. schrieb:
> Dort steht drin, dass der Innenwiderwiderstand der Quelle am ADC weniger
> als 10kOhm sein soll, wenn du brauchbare und stabile Messwerte bekommen
> willst.

... weniger als 10kOhm ??? Ist das nicht zu tief um eine vernünftige 
Messung zu bekommen?
Einen Kondensator vom ADC nach GND. Ok das sehe ich ein, müssen dort 
nicht auch Schutzdioden rein um spannungen zu begrenzen bei einem 
falschen Messbereich?

von Rahul D. (rahul)


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Achim S. schrieb:
> ... weniger als 10kOhm ??? Ist das nicht zu tief um eine vernünftige
> Messung zu bekommen?

Die QUELLE sollte möglichst niederohmig sein.
Die SENKE (ADC-Eingang des µC) sollte möglichst hochohm sein, damit sie 
die Quelle nicht zu sehr belastet und damit die Messung beeinflusst.

Wenn der Vorwiderstand (bzw. Spannungsteiler / -quelle) zu hochohmig 
ist, fängt er sich zu viele Störungen ein.

von Achim S. (achims)


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Gibt es einen vernünftigen Kompromiss zwischen den beiden Werten?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> müssen dort nicht auch Schutzdioden rein um spannungen zu begrenzen
> bei einem falschen Messbereich?
Der ATTiny AVR hat integrierte Schutzdioden nach Vcc und GND. Du musst 
nur aufpassen, daß der maximale Strom der Dioden nicht überschritten 
wird und daß Dir über die Diodenstrecke nach Vcc eingespeister Strom 
nicht die Vcc anhebt.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Achim S. schrieb:
> Ja es handelt sich um Gleichspannung und der Prozessor ist ein Attiny
> 84. Laut DB soll der Eingangswiderstand 100kOhm betragen.

In meinem Datenblatt steht 100MOhm...

Gruß aus Berlin
Michael

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Gibt es einen vernünftigen Kompromiss zwischen den beiden Werten?
Nicht ohne genauer zu wissen, was er da messen will bzw. woher diese 
Spannungen kommen.

Wenn es ein Akku oder eine Batterie ist, dann eher hochohmiger, wenn es 
ein Netzteil ist, dann kann man sich ruhig schon 0,5..1mA durch den 
unteren Teilerwiderstand (über dem die Messpannung für den ADC entstehen 
soll) erlauben.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Achim S. schrieb:
> Ja es handelt sich um Gleichspannung und der Prozessor ist ein Attiny
> 84. Laut DB soll der Eingangswiderstand 100kOhm betragen.
> Bei einer Kontrollmessung ohne angeschlossenen Prozessor hat der
> Spannungsteiler ohne Probleme funktioniert. Damit meine ich, das bei
> einer Eingangsspannung von 30V am Teiler 5V angelegen haben.

Nur mal so in's Blaue rein: Als dein Attiny an den Spannungsteiler 
angeschlossen war und du statt den erwarteten 5V dort nur 0.85V gemessen 
hast - waren da auch 5V Betriebsspannung an dem Attiny angelegen? Waren 
die Massen von dem Spannungsteiler und Attiny und der zu messenden 
Spannung verbunden?
(Frage fuer einen Freund...)

Gruss
WK

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Achim S. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Dort steht drin, dass der Innenwiderwiderstand der Quelle am ADC weniger
>> als 10kOhm sein soll, wenn du brauchbare und stabile Messwerte bekommen
>> willst.
> ... weniger als 10kOhm ??? Ist das nicht zu tief um eine vernünftige
> Messung zu bekommen?
Ich spreche von einer (komplexen) Impedanz. Die Impedanz kann man 
niedrig halten durch einen niederohmigen (realen) Spannungsteiler. Oder 
man kann sie durch einen niederohmigen (imaginären) "kapazitiven 
Widerstand" klein bekommen.

> Einen Kondensator vom ADC nach GND. Ok das sehe ich ein
Der interne Sample-Kondensator hat ca. 15pF. Um eine Genauigkeit von 
1/1000stel (= 1 LSB bei 10Bit) zu erreichen, muss dieser Kondensator 
also mindestens 15nF haben.

> müssen dort nicht auch Schutzdioden rein um spannungen zu begrenzen bei
> einem falschen Messbereich?
Müssen natürlich nicht, aber wenn deine Anwendung solche Dioden braucht, 
dann solltest du unbedingt nach Low-Leakage-Dioden Ausschau halten. Denn 
sonst ist der Leckstrom durch die Dioden hundert mal höher als der in 
den µC-Pin. Das Ungeschickteste, was du da machen könntest: eine 
Zenerdiode einbauen.

Michael U. schrieb:
> In meinem Datenblatt steht 100MOhm...
Da sind sich die Datenblätter nicht ganz einig... ;-)
Ich nehme immer 10 MOhm an (die Platine und die Feuchtigkeit tun das 
ihre zu diesem Wert) und bisher hat das geklappt.

Achim S. schrieb:
> Gibt es einen vernünftigen Kompromiss zwischen den beiden Werten?
Das kommt darauf an, was du wie schnell messen willst. Wenn du irgendwas 
im 1Hz Bereich messen willst, dann kannst du auch deinen Spannungsteiler 
lassen und nur noch den Kondensator dazupacken.

Aber (wie schon gesagt): das von dir beschriebene Verhalten (mit den wie 
auch immer ermittelten 0,85V) kommt mit allerhöchster Wahrscheinlichkeit 
nicht vom Fehlen dieses Kondensators.

Wie schon gesagt: die für die Fehlerfindung nötige Information hast du 
hier im Thread noch nicht gegeben.

von Achim S. (achims)


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Wie sieht es den mit einem OPV aus? Nach dem Spannungsteiler ein 
Impedanzwandler Eingang mit >R und Ausgang <R. Hat ja eine Verstäkung 
von 1.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Unnötig. (zumindest beim AVR, der hätte zur Not auch eine integrierte 
gain stage, die man als OPV nutzen könnte bzw. nutzt die gain stage 
immer mit Faktor 1 wenn man keine höheren Werte auswählt)

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Achim S. schrieb:
> Wie sieht es den mit einem OPV aus? Nach dem Spannungsteiler ein
> Impedanzwandler Eingang mit >R und Ausgang <R. Hat ja eine Verstäkung
> von 1.

kann man machen...
Man kann auch mit Kanonen auf Spatzen schießen (finde ich aber nicht so 
gut, da ich die Viecher mag).

von Achim S. (achims)


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Es geht mit dabei um einen relativ hochohmigen Eingang und wenig 
beeinflussug des Messwerte. So ein OPV ist ja eigentlich auch nur ein 
paar Cent.
Was ist mit einem Eingangsfilter z.B. Tiefpass um Einstreuungen zu 
verhindern?

von Rahul D. (rahul)


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Achim S. schrieb:
> Es geht mit dabei um einen relativ hochohmigen Eingang und wenig
> beeinflussug des Messwerte. So ein OPV ist ja eigentlich auch nur ein
> paar Cent.
Wenn du unbedingt willst, kannst du das machen.
Niemand wird es dir verbieten (vielleicht deine Frau, aber das ist 
vermutlich eher ein Problem Eurer Beziehung).

> Was ist mit einem Eingangsfilter z.B. Tiefpass um Einstreuungen zu
> verhindern?
Auch das kann man machen.

von Hans (piaggio)


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Achim S. schrieb:
> Schliesse ich den
> Spannungsteiler an den ADC Eingang eines Atmega (5V) an bricht die
> Spannung am Spannungsteiler auf ca. 0,85V zusammen.

Die 0,85 V am ADC-pin sind zu erwarten wenn man 5V hochohmig am ADC-pin 
einspeist ohne den Atmega mit 5V zu versorgen. Dann versucht sich der 
Atmega über die internen clamp-Dioden aus dem ADC-pin zu versorgen. 
Daraus resultiert eine zu hohe Belastung des Spannungsteilers.
Wurde versehentlich so gemessen? (-oder verpolt angeschlossen?)

: Bearbeitet durch User
Beitrag #7374524 wurde vom Autor gelöscht.
von Stefan F. (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Gibt es einen vernünftigen Kompromiss zwischen den beiden Werten?

10 kΩ soll der Ausgangswiderstand der Quelle haben (oder weniger), das 
ist der Wert, den Atmel empfiehlt und den kann ich dir als angemessen 
bestätigen.

Hochohmigere Quellen kann man wie gesagt mit Kondensatoren stürzen 
wenn man zwischen den Messungen genug Pausen einfügt, dass dieser sich 
wieder aufladen kann.

Quellen mit mehr als 100 kΩ Werden allerdings zusammen mit Leckströmen 
im IC zu einer messbaren Verfälschung des Signals führen. Wo Genauigkeit 
nicht so wichtig ist (z.B. leere Batterien erkennen), kann man ruhig so 
hochohmige Werte verwenden. Bis 1 Megaohm habe ich da schon erfolgreich 
angewendet.

Bedenke, dass der Leckstrom mit steigender Temperatur zunimmt. Je nach 
Anwendung kann das wichtig sein.

von Georg M. (g_m)


Angehängte Dateien:

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Achim S. schrieb:
> Wie sieht es den mit einem OPV aus? Nach dem Spannungsteiler ein
> Impedanzwandler Eingang mit >R und Ausgang <R. Hat ja eine Verstäkung
> von 1.

Achim S. schrieb:
> Es geht mit dabei um einen relativ hochohmigen Eingang und wenig
> beeinflussug des Messwerte.

Der ADC hat schon einen CMOS-OpAmp-Input. Sonst wäre
"Analog Input Resistance = 100 MΩ" nicht möglich.

von Stefan F. (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Analog_Input_Circuitry.png

Was die da als "worst case" bezeichnen kann ich noch toppen: Und zwar, 
wenn man den Multiplexer von einem Eingang mit Null Volt auf einen 
anderen mit 5 Volt umschaltet (oder umgekehrt). Dann muss der S&H 
Kondensator nämlich schnell genug umgeladen werden, um eine brauchbare 
Messung zu ergeben.

Bei weniger als 10 kΩ Quell-Imedanz ist das in der Regel gegeben, 
ansonsten muss man sich die Details der Schaltung und das Timing der 
Software genauer anschauen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Achim S. schrieb:
> Wie sieht es den mit einem OPV aus? Nach dem Spannungsteiler ein
> Impedanzwandler Eingang mit >R und Ausgang <R.
Willst du nicht erst mal das eine Problem lösen,wegen dem du den Thread 
gestartet hast?

Oder andersrum: ein Problem löst man nicht, indem man irgendwas 
Kompliziertes dazufrickelt.

> Hat ja eine Verstäkung von 1.
Ein OPamp verhält sich wesentlich weniger ideal als du dir das 
vorstellst. Und er löst eben das ursprüngliche Problem nicht.

Viel hilfreicher wäre es, wenn du irgendwann mal die Fragen nach deiner 
Anwendung oder dem Messaufbau gür die obigen Zahlen beantworten würdest. 
Das beständige Ignorieren dieser Fragen ist chln ein wenig trollig.

von Achim S. (achims)


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Die Aufgabe ist relativ einfach. Mit einem Attiny 84 soll auf einem SPI 
Display die Spannung angezeigt werden. Die Spannungsmessung soll 5V, 10 
und 30V betragen. Die Umschaltung soll über einen Drehschalter erfolgen. 
Alles gemessen zu GND. Anzeige soll mit LEDs erfolgen welcher 
Messbereich. Abfrage mit dem Attiny 84 welches Messbereich eingestellt 
ist. 2 Messbuchsen mit Spannung und GND. Alles nur Gleichspannung.

von Falk B. (falk)


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Stefan F. schrieb:
> Hochohmigere Quellen kann man wie gesagt mit Kondensatoren stürzen
> wenn man zwischen den Messungen genug Pausen einfügt, dass dieser sich
> wieder aufladen kann.

In der Tat.

Ich habe mehrfach in Prüfaufbauten HV-Meßteiler gebaut, die zwischen 
10-100MOhm (ja, EINHUNDERT MEGAOHM) auf der HV-Seite hatten. Am Fußpunkt 
dann ja nach Anwendung 10-100k Ohm. Die habe ich mit einem 10-100nF 
Kondensator am gepuffert. Damit kann man problemlos mit einigen Dutzend 
Hz Meßwerte erfassen, genau und reproduzierbar. Denn es wirken 2 
Mechanismen.

1.) Der Ausgangswiderstand eines Spannungsteilers ist die 
Parallelschaltung der beiden Widerstände. Damit werden vor allem bei 
großen Teilerverhältnissen und eher kleinen Fußpunktwiderständen die 
Ausgangswiderstände erträglich.
2.) Der mittlere Strom in den ADC ist von der Meßkapazität und 
Abtastrate abhängig.

Abschätzung.

Meßteiler 1000:1 mit 10M:10k; Ausgangswiderstand 10M//10k~10k; 
Stützkondensator 100nF; Abtastrate 100Hz (T=10ms); ADC-Meßkondensator 
15pF, Eingangsspannung 0-5V

Wie nehmen an, daß bei der Messung der Meßkondendator im ADC vollständig 
geladen werden muss.
1
Q = C * U = 15pF * 5V = 75pC
2
I = Q / t = 75pC / 10ms = 7,5nA
Die 7,5nA sind der mittlere Eingangsstrom des ADCs, welcher am 
Ausgangswidertstand des Spannungsteilers einen Spannungsabfall von
1
U = I * R = 7,5nA * 10k = 75uV
verursacht. Da ist noch VIEL Luft nach oben! Man könnte locker mit 1kHz 
abtasten und würde nur 750uV Spannungsfehler verursachen!

Hat man mehrere dieser Meßteiler an einem ADC oder Multiplexer, braucht 
man logischerweise an JEDEM ADC bzw. MUX-Eingang den Kondensator!

von Falk B. (falk)


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Achim S. schrieb:
> Die Aufgabe ist relativ einfach. Mit einem Attiny 84 soll auf einem SPI
> Display die Spannung angezeigt werden. Die Spannungsmessung soll 5V, 10
> und 30V betragen. Die Umschaltung soll über einen Drehschalter erfolgen.

Warum? Das lohnt sich kaum. Mach einen Meßbereich mit 30V und gut. Macht 
bei 10 ADC-Auflösung 30mV Auflösung. Reicht das für deine 5V Messung?

von Falk B. (falk)


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Falk B. schrieb:
> Ich habe mehrfach in Prüfaufbauten HV-Meßteiler gebaut, die zwischen
> 10-100MOhm (ja, EINHUNDERT MEGAOHM) auf der HV-Seite hatten.

Stimmt nicht ganz, ich hatte auch einen mit 500M. Funktioniert tadelos 
bis 50kV ;-)

von Michael B. (laberkopp)


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Falk B. schrieb:
> Die 7,5nA sind der mittlere Eingangsstrom des ADCs,

Blöderweise liegt schon der Eingangsleckstrom eines Analogeingang bei 
1uA (nach plus oder Masse oder Nachbareingang, wer weiss..), was deine 
Rechnung obsolet macht.

von Falk B. (falk)


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Michael B. schrieb:
>> Die 7,5nA sind der mittlere Eingangsstrom des ADCs,
>
> Blöderweise liegt schon der Eingangsleckstrom eines Analogeingang bei
> 1uA (nach plus oder Masse oder Nachbareingang, wer weiss..), was deine
> Rechnung obsolet macht.

Nö. Das ist der "Sieg der Praxis über die Theorie" (Spruch eines 
ehemaligen Kollegen). Die 1uA Leckstrom sind juristisch-technisch die 
Obergrenze, die halt im Datenblatt steht und garantiert wird. U.a. 
darum, weil man sie in der Produktion des ICs schnell messen kann. REAL 
ist der Wert DEUTLICH geringer, erst recht wenn die Schaltung nahe 
Raumtemperatur betrieben wird.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Achim S. schrieb:
> Mit einem Attiny 84 soll auf einem SPI Display die Spannung angezeigt
> werden.
Wie genau soll diese Spannung angezeigt werden?

Falk B. schrieb:
> Mach einen Meßbereich mit 30V und gut.
Genau so geht das.

Und wenn da unbedingt was umgeschaltet werden muss, dann könnte ich mir 
sogar vorstellen, die Referenzspannung des ADC in logarithmischen 
5V-2V-1V Schritten umzuschalten.

von Michael B. (laberkopp)


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Falk B. schrieb:
> Nö. Das ist der "Sieg der Praxis über die Theorie"

Eher die Dummheit einen Einzelfall unzulässigerweise generalisieren zu 
wollen.

Auch Chips werden heiss, mal eben eine 7-Segment Anzeige vom uC 
ansteuern lassen und schon hat der Chip 85 GradC  und der Leckstrom wird 
SEHR reell.

von Falk B. (falk)


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Michael B. schrieb:
> Auch Chips werden heiss, mal eben eine 7-Segment Anzeige vom uC
> ansteuern lassen und schon hat der Chip 85 GradC  und der Leckstrom wird
> SEHR reell.

Jaja . . .

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> mal eben eine 7-Segment Anzeige vom uC ansteuern lassen und schon hat
> der Chip 85 Grad
Was ist da schief gelaufen? Kurzschlüsse auf allen Pins?

von Stefan F. (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Die Aufgabe ist relativ einfach. Mit einem Attiny 84 soll auf einem SPI
> Display die Spannung angezeigt werden. Die Spannungsmessung soll 5V, 10
> und 30V betragen...

Damit ist immer noch nicht geklärt, wo die Spannungen her kommen, wie 
hoch die Quelle belastbar ist und wie schnell sie sich ändert. Das sind 
keine unwichtigen Nebensächlichkeiten, sondern ganz wichtige Punkte die 
über den Aufwand in Größenordnung weniger Cent bis mehrere zig Euro 
entscheiden. Wir werden dir hier nicht die gesamte Palette aller 
möglicher Lösungen erklären.

von Stefan F. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Hochohmigere Quellen kann man wie gesagt mit Kondensatoren stürzen

Hoppla, ich meinte natürlich "stützen".

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


Angehängte Dateien:

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>> mal eben eine 7-Segment Anzeige vom uC ansteuern lassen
>> und schon hat der Chip 85 Grad
> Was ist da schief gelaufen?
Naja... keine Ahnung.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Was ist da schief gelaufen? Kurzschlüsse auf allen Pins?

Das schrieb er bloß, um mich zu provozieren. Mit diesem Quatsch hat er 
in einem anderen Thread begonnen, und den führt er nun hier weiter.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Achim S. schrieb:
> Die Aufgabe ist relativ einfach. Mit einem Attiny 84 soll auf
> einem SPI
> Display die Spannung angezeigt werden. Die Spannungsmessung soll 5V, 10
> und 30V betragen. Die Umschaltung soll über einen Drehschalter erfolgen.
> Alles gemessen zu GND. Anzeige soll mit LEDs erfolgen welcher
> Messbereich. Abfrage mit dem Attiny 84 welches Messbereich eingestellt
> ist. 2 Messbuchsen mit Spannung und GND. Alles nur Gleichspannung.

Meine Lösung sah damals so aus:
Beitrag "Multimeter"
Nutze ich auch heute noch bei machen Basteleien.

Gruß aus Berlin
Michael

von Purzel H. (hacky)


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Hinter Spannungsteilern verwende ich jeweils LMC 7101B als Buffer. Der 
kann RRIO, und ist guenstig. Falls man sich etwas zerschiesst ist nicht 
grad der Controller kaputt.

von T.U.Darmstadt (Gast)


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Du meinst den Eingang? Das ginge auch mit einer Suppressordiode.

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