Hallo, ich habe folgendes Problem: Ich möchte mit einem Mikrocontroller (verfügbare Spannungen 3,3V, 5V) eine Widerstandsmessung über einen analogen Input durchführen. Den Widerstand möchte ich mit maximal 5mA (10mA) belasten, da es sich dabei um pyrotechnische Anzünder handelt. Außerdem sollen eventuell mehrere Anzünder parallel oder in Reihe geschaltet gemessen werden, was ungefähr Werte zwischen 0,1 und 15 Ohm liefern könnte. Die Analogen Inputs des Mikrocontrollers sind nicht 5V tolerant und dürfen somit maximal 3,3V abbekommen. Was ist hierfür der beste Weg, wenn ich in dem genannten Intervall zuverlässige (und ausreichend genaue) Werte benötige. Am wichtigsten ist die Limitierung des Stromflusses über den zu messenden Widerstand. Schon mal vielen Dank
Marco schrieb: > und ausreichend genaue Was wäre denn ausreichend genau? Du kannst einen Doppelopamp nehmen. Einen machst du zur Stromquelle, 5mA oder 10mA. Den anderen machst du zu einem Messverstärker, der dir den Vollausschlag 100mV (75mV @ 5mA) oder 200mV (150mV @ 10mA) auf die 3,3V abbildet. Dessen Ausgang über 22kΩ Angstwiderstand an den ADC. Angstwiderstand, da werden keine nennenswerten Ströme in den Microcontroller-Port rein fließen. Wenn die Opamps an 5V hängen, wären es (5V - 3,3V) ÷ 22kΩ = 120μA Der Strom geht dann über die μC-Portpin-Schutzdioden in VCC 3,3V rein. Das μC-Datenblatt verrät was noch ok ist. Der μC braucht wahrscheinlich mehr als das. mfg mf
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Achim M. schrieb: > Was wäre denn ausreichend genau? Danke. Eigentlich würde es auf 0.1 Ohm ausreichen, wenn sich das umsetzten lässt. Hast du vorsichtshalber einen Schaltplan von deinem Vorschlag?
Einen genauen Wert, wie viel Strom über einen analogen Input zulässig ist, habe ich leider noch nicht gefunden. Möchte wahrscheinlich einen Teensy 4.1 einsetzen
Marco schrieb: > Außerdem sollen eventuell mehrere Anzünder parallel oder in Reihe > geschaltet gemessen werden, was ungefähr Werte zwischen 0,1 und 15 Ohm > liefern könnte. Da hilft es, den Herrn Ohm zu verstehen: 5 Volt an 1 kOhm gibt 5mA. Wenn in Reihe dazu 15 Ohm auftauchen, ergibt das eine Abweichung des Stroms von gerade mal 1,5%. Da braucht es keine aktive Stromquelle. Die Idee ist leider vom Ansatz her unbrauchbar, Deine 0,1Ohm ergäben gerade mal 0,5mV, die kann kein µC direkt messen. Sie sind zudem in der Größenordnung der Leitungs- und Klemmwiderstände, also lege Dich erstmal auf realistische Daten fest. Bei 15 Ohm hätte man 75mV .. da muß wohl ein ordentlicher Meßverstärker vor den µC.
Manfred P. schrieb: > Die Idee ist leider vom Ansatz her unbrauchbar, Deine 0,1Ohm ergäben > gerade mal 0,5mV, die kann kein µC direkt messen. Mir würden auch Werte mit einer Genauigkeit von 1 Ohm ausreichen, es geht tatsächlich mehr darum, zu erkennen, ob der gemessene Wert realistisch ist, oder ob es sich um einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung handelt. Was würdest du als Messverstärker vorschlagen bzw. hast du einen Schaltplan dazu?
Marco schrieb: > Was würdest du als Messverstärker vorschlagen bzw. hast du einen > Schaltplan dazu? Hier... https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverstärker-Grundschaltungen#Grundbeschaltung_mit_Berechnung ... den b) nichtinvertierenden Verstärker benutzen. Die Stromquelle kannst du dir hier... https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle ... aussuchen. mfg mf
Marco schrieb: > Was ist hierfür der beste Weg, Ein anderer. 5mA sind an 0.1 bis 15 Ohm gerade mal 0.5 bis 75mV. Und das an einer Leitung von wohl bis 100m Klingeldraht. Vergiss es, die Störungen sind grösser als das Messsignal. Zumal man nicht immer verdrillte Leitungen verlegt, sondern gerne grosse Leiterschleifen. Und dann Zünder. Die sollen ja auch nicht aus Versehen losgehen. Die Schaltung muss eigensicher sein, schon ein durchlegierter MOSFET im Eingang von einem Chip kann sonst die ganze Kette zünden. Eine Konstantstromquelle, die wegen einem Defekt, z.B. durch ESD, die Batteriespannung an die Leiterschleife legt, führt sonst zum spektakulären Test. Und vermutlich willst du nicht nur prüfen, sondern zudem auch noch zünden, also tatsächlich die Batteriespannung oder eine noch viel höhere Spannung anlegen. Das muss die Messschaltung dann abkönnen. Und man prüft gerne vor der Prüfung, ob denn die Prüfschaltung überhaupt funktionieren würde, also mit einem Dummy auf den man sie schaltet. So wie man prüft, ob die Zündschaltung denn zünden könnte, wenn die Prüfschaltung ergibt, dass alles ok wäre. Also auch da eine Dummylast. Daher sind Feuerwerkszündgeräte eher teuer.
Manfred P. schrieb: > Die Idee ist leider vom Ansatz her unbrauchbar Wo steht denn, dass das direkt an den ADC soll? @Marco lass dich von solch Kokolores nicht verunsichern. Deine Messaufgabe ist definitiv lösbar: 15 Ohm an 5 mA sind 75 mV. Ein nichtinvertierender Verstärker mit einem MAX4239 und einem Gain von 40 macht daraus 3 V - das passt perfekt zu den 3,3V. Bei 0,1 Ohm sind es immernoch 20 mV. Wenn dein uC 10 Bit kann, löst er rund 3,2 mV auf, das langt. Wenn er nur 8 Bit kann, setze noch eine zuschaltbare 10x Stufe hinten an.
Achim M. schrieb: >> Was würdest du als Messverstärker vorschlagen bzw. hast du einen >> Schaltplan dazu? > Hier... > https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverstärker-Grundschaltungen#Grundbeschaltung_mit_Berechnung > ... den b) nichtinvertierenden Verstärker benutzen. Aber ganz sicher nicht mit einem LM1458, dessen Offsetfehler im Bereich des kleinsten Meßsignals liegt. Man könnte den Eingangsverstärker von http://www.martin-kumm.de/wiki/doku.php?id=05Misc:SMD_Loetstation (rt_solder_station_v1_4_schematic.pdf) anpassen, der bringt ein Signal unter 7mV zum µC. Man könnte auch einen ADS1115 auf 256mV skaliert neben den µC schnallen, ist als China-Board bezahlbar und verdammt gut. > Die Stromquelle kannst du dir hier... > https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle > ... aussuchen. Überflüssig: Manfred P. schrieb: > Da hilft es, den Herrn Ohm zu verstehen: 5 Volt an 1 kOhm gibt 5mA. Wenn > in Reihe dazu 15 Ohm auftauchen, ergibt das eine Abweichung des Stroms > von gerade mal 1,5%. Da braucht es keine aktive Stromquelle. Michael B. schrieb: > 5mA sind an 0.1 bis 15 Ohm gerade mal 0.5 bis 75mV. Habe ich schon geschrieben, wird so nichts. > Und das an einer Leitung von wohl bis 100m Klingeldraht. > Vergiss es, die Störungen sind grösser als das Messsignal. Auch das, ich nannte es Leitungs- und Übergangswiderstände.
Brüno schrieb: > Manfred P. schrieb: >> Die Idee ist leider vom Ansatz her unbrauchbar > > Wo steht denn, dass das direkt an den ADC soll? Wo schreibt der TO denn konkret dass es nicht so sein soll? > @Marco lass dich von solch Kokolores nicht verunsichern. Ja, bezogen auf Deinen Kommentar sollte er das beherzigen. > Deine Messaufgabe ist definitiv lösbar. Natürlich. Und dein Ansatz ist jetzt auch nicht neu.
Jörg R. schrieb: > Wo schreibt der TO denn konkret dass es nicht so sein soll? Marco schrieb: > Was ist hierfür der beste Weg, wenn ich in dem genannten Intervall > zuverlässige (und ausreichend genaue) Werte benötige. Es wird nach dem besten Weg gefragt. Dementsprechend stellt der TO den Lösungsweg völlig frei. Verstehend lesen will gelernt sein.. Jörg R. schrieb: > Ja, bezogen auf Deinen Kommentar sollte er das beherzigen. Da ich bis jetzt der einzige war, der eine simnvolle Dimensionierung inklusive Empfehlung eines OPVs abgegeben hat, tangiert mich dein Kommentar, der übrigens exakt nichts Sinnstiftendes beiträgt, nur extremer peripher.
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Brüno schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Wo schreibt der TO denn konkret dass es nicht so sein soll? > > Marco schrieb: >> Was ist hierfür der beste Weg, wenn ich in dem genannten Intervall >> zuverlässige (und ausreichend genaue) Werte benötige. > > Es wird nach dem besten Weg gefragt. Dementsprechend stellt der TO den > Lösungsweg völlig frei. Das ist aber keine Antwort auf meine Frage.
Brüno schrieb: > Da ich bis jetzt der einzige war, der eine simnvolle Dimensionierung > inklusive Empfehlung eines OPVs abgegeben hat, tangiert mich dein > Kommentar, der übrigens exakt nichts Sinnstiftendes beiträgt, nur > extremer peripher. Was glaubst Du wie egal mir das ist.
Jörg R. schrieb: > Das ist aber keine Antwort auf meine Frage. Deine Frage entbehrt jeglicher Grundlage. Er stellt eine offene Frage zur besten Lösung, ohne irgendeine Konkretisierung in irgendeine Richtung. Natürlich ist "ich schließe meine maximal 150mV direkt an den ADC an" keine adäquate Antwort darauf.
Brüno schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Das ist aber keine Antwort auf meine Frage. > > Deine Frage entbehrt jeglicher Grundlage. Meine Frage war eine Bemerkung zu Deinem Kommentar, und damit ist die Grundlage gegeben.
Jörg R. schrieb: > Meine Frage war eine Bemerkung zu Deinem Kommentar, und damit ist die > Grundlage gegeben. Mein Kommentar bezüglich Kokolores hatte Manfreds Kommentar zur Grundlage: Manfred P. schrieb: > Die Idee ist leider vom Ansatz her unbrauchbar, Deine 0,1Ohm ergäben > gerade mal 0,5mV, die kann kein µC direkt messen. Dieses Verwerfen einer Idee, die der TO nichtmal im Ansatz geäußert hat, ist und bleibt Kokolores, weil auch das entbehrt jeglicher Grundlage.
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Marco schrieb: > Einen genauen Wert, wie viel Strom über einen analogen Input zulässig > ist, habe ich leider noch nicht gefunden. Der ist auch völlig irrelevant. Ein ADC misst Spannungen und keine Ströme. Der Eingangswiderstand von so einem ADC-Pin ist irgendwas zwischen 10 und 100kOhm, da fliest sowieso keine allzu großer Strom in den Pin. Muss aber dennoch je nach gewünschter Genauigkeit bei der Messschaltung berücksichtigt werden. Im Endeffekt misst du mit deinem ADC die Spannung(!) die über dem Messobjekt bei einem konstanten Strom anliegt. Das führt bei dir aber zu zwei Problemen. Durch den geringen zulässigen Strom und den gleichzeitig sehr geringen Widerständen ist diese Spannung entsprechend recht gering. Du benötigst also einen Messverstärker mit all seinen Problemen, um die Spannung in einen Bereich zu bekommen mit dem dein ADC das ganze halbwegs vernünftig auflösen kann. Marco schrieb: > was ungefähr Werte zwischen 0,1 und 15 Ohm liefern könnte. > oder ob es sich um einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung handelt. Unterbrechung ist einfach, aber 0,0Ohm von 0,1Ohm zu unterscheiden wird kniffelig. Michael B. schrieb: > Und das an einer Leitung von wohl bis 100m Klingeldraht. Zu diesem Punkt hast du dich leider noch nicht geäußert. Ich vermute aber mal das das durchaus der Fall sein wird, oder? 0,3 mm² => Ca. 6Ohm je 100m (wenn ich jetzt auch die Schnelle richtig nachgeschaut habe) Ein Kurzschluss in der maximalen Entfernung hätte somit schon 12 Ohm (Übergangswiderstände von Steckern usw. noch nichtmal mit eingerechnet). Du willst also am Ende 12,0Ohm von 12,1Ohm bis 27Ohm unterscheiden können. Da ist der Temperaturdrift von dem Kabel und vermutlich auch von deinem Messverstärker schon größer. Und von den Störungen, die sich so ein Kabel auf die Länge einfängt, reden wir erst garnicht. Marco schrieb: > Denn Widerstand möchte ich mit maximal 5mA (10mA) belasten Allgemein wäre der Suchbegriff wohl "Milliohmmeter". Wenn du dir die Geräte in dem Bereich mal genauer anschaust, fällt schon auf, dass das mit dem Messstrom schon eng wird. Einige Beispiele: - -->PeakTech P 2705 - Genauigkeit (1% + 10 St.) - Messbereich -> Auflösung -> Messstrom - 400mOhm -> 0.1mOhm -> 200 mA - 4Ohm-> 1mOhm -> 20 mA - 40Ohm -> 0.01Ohm -> 2 mA - https://www.peaktech.de/PeakTech-P-2705-Digital-Milliohmmeter-4.000-Counts-400-mO-4-40-O/P-2705 - -->PCE-MO 2001: - Teststrom: 1 mA (2000/200 Ω-Bereich) - Teststrom: 10 mA (20/2 Ω-Bereiche) - Teststrom: 100 mA (200 mΩ) - Auflösung: 0 ... 20 Ω: 10 mΩ - Auflösung: 0 ... 200 Ω: 100 mΩ - Auflösung: 0 ... 2000 Ω: 1 Ω - https://www.pce-instruments.com/deutsch/messtechnik/messgeraete-fuer-alle-parameter/milliohmmeter-pce-instruments-milliohmmeter-pce-mo-2001-det_12505.htm?_list=kat&_listpos=1 Und falls es dir immer noch nach selber bauen ist, such einfach mal nach "Milliohmmeter Schaltplan". Die Spannung, die da am Ende aus der Messschaltung herauskommt, mit einem ADC zu messen ist der einfachste Teil.
Vielen Dank für die ausführliche Antwort. 100m Kabel werden es in meinem Fall sicher nicht werden, ein paar Meter (im Regelfall max 10m) können jedoch auftreten.
hmm, spannungsteiler durch reihenschaltung von kondensatoren ? möglicherweise könnte man durch wechselstrom den blindwiderstand eines kondensators mit dem ohmschen widerstand der anzündespule in einen spannungsteiler verwandeln. bei größerer leitungslänge wird das natürlich quark. man könnte auch einen oszillator mit dem widerstand (ne555) konstruieren und deren frequenz auslesen. nur, ob das genauer würde ? nur so gedacht
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