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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik AD-Kanäle galvanisch trennen


Autor: Alex (Gast)
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Hallo,


um die AD-Kanäle meines Atmels galvanisch zu trennen verwende ich 
aktuell eine Kombination aus Instrumentenverstärker, Trennverstärker und 
DC-DC-Wandler. Da ich das Ganze 8 mal brauche steht die Frage, ob es an 
diesem Aufbau nicht doch etwas zu optimieren gibt.

Wie realisiert ihr die galvanische Trennung eurer Wandler? Sämtliche 
Kanäle sollen sowohl voneinander als auch vom Atmel getrennt sein.


Alex

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Einen 8Pin ATtiny für jeden Kanal und die Daten per Optokoppler digital 
übertragen. Das sollte einfacher, genauer und billiger sein als die 
analoge Lösung.

Autor: Reinhard Pölzleithner (carnival)
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Anstelle des Optokopplers würd ich einen Datentrenner vorschlagen.

Für I2C wär der ADuM1250 zu gebrauchen.

Oder

ADuM5240/5241/5242:
Datenbustrenner mit integriertem DCDC-Converter

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Für eine galvanische Trennung gibt es verschiedene Gründe und damit auch 
verschiedene Lösungen.

Wenn es nur um unterschiedliche Spannungsbezüge der einzelnen Messkreise 
geht kann man auch einen OP mit hoher zulässiger Gleichtaktspannung 
nehmen, von BB/TI gibt es da was bis +-250 oder 300V.

Bei Vorhandensein von berührungsgefährlicher Spannung (Netz) im 
Messkreis unbedingt auf ausreichende Spannungsfestigkeit der Trennung 
achten, 500V DC reichen da auf keinen Fall.

Die ADuM Bausteine sind wirklich eine tolle Sache, mit der Lieferbarkeit 
hapert es im Moment noch ein wenig.

Autor: Alex (Gast)
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Bei Sample-Raten >= 10 kHz komme ich mit den Tinys unter Umständen in 
Timing-Probleme. Eine hohe Spannungsfestigkeit für Peaks ist wichtig, 
über die Potentialverschiebungen zwischen den einzelnen Kanälen kann ich 
keine Angaben machen. Prinzipiell favourisiere ich schon die Variante, 
die Signale galvanisch entkoppelt analog aufzunehmen und diese dann dem 
loggenden Controller zuzuführen. Allerdings sind die Kosten je Kanal mit 
30-40€ je Kanal nicht unerheblich und der benötigte Platinenplatz auch 
nicht zu vernachlässigen.

Autor: Sonic (Gast)
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Es gibt auch den IL300, das ist ein Optokoppler mit zwei identischen 
Empfängern. So kann man eine relativ genaue optische Trennung eines 
Analogsignales verwirklichen. Mit der zweiten Empfängerdiode wird 
mittels OP der Analogwert geregelt. Preislich hält sich das in Grenzen, 
die Genauigkeit ist glaub' ich auch ausreichend.

Autor: crazy horse (Gast)
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braucht aber auch wieder Kram drumherum, incl. isolierter Versorgung.
Bei mehreren Kanälen nehme ich am liebsten 2polige FET-Relais, und 
schalte den jeweils zu messenden Kanal auf den A/D-Wandler/MC. LH1505 
ist so ein Kandidat. Bei höheren Abtastraten ist das natürlich nicht 
mehr machbar.

Autor: Thomas S. (Gast)
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Denk mal über sowas wie den Analog Devices AD202/AD204 nach. Der AD204 
ist etwas preiswerter , braucht dafür aber einen externen 
Leistungsoszillator. Ich hatte das Teil mal bei einem 16 Kanal Meßsystem 
verwendet.

Thomas

Autor: Alex (Gast)
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@Thomas

Diese Schaltkreise sehen durchaus brauchbar aus. Nur woher bekommt man 
sie? Bei Farnell müsste ich für ein so ein Teil zwischen 50 € 
(Lieferzeit auf Anfrage) und 69,20 € hinlegen. Gibt es alternative 
Bezugsquellen (bräuchte gesamt etwa 24-30 Stück).

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Hier ist eine schöne Übersicht über die verschiedenen 
Isolationsverfahren Optisch/magnetisch/kpazitiv von Texas Instruments 
zusammengestellt:
http://lc.fie.umich.mx/~ifranco/DATASHEET/opto_ci/...

Autor: Michael (Gast)
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"Bei Sample-Raten >= 10 kHz komme ich mit den Tinys unter Umständen in
Timing-Probleme."

Willst Du jeden Kanal mit 10kHz einlesen ? Dann hättest Du eine 
Datenrate von 8 x 10kHz. Oder alle Kanäle in 100µs ?

Das mit den Tinys ist doch eine kostengünstige Variante:
1. selektive Anfrage über Opto-Ausgang
2. Einlesen des aktuellen Wertes mit SPI über Opto-Eingang+Multiplexer

Autor: Alex (Gast)
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Ja, es werden gesamt aktuell 8 Kanäle mit 10 kHz abgetastet (= 80000 
Werte / s = 160000 Byte/s). Geplant ist eine Verdopplung der Abtastrate 
sowie ein Multiplexen auf gesamt 16 Kanäle. Die Arbeit leistet dann 
allerdings ein DSP (8*14 Bit ADC) und kein Atmel :)

So kann man dann später auswählen, ob entweder  16 Kanäle mit 10 kHz 
oder 8 Kanäle mit 20 kHz verwendet werden (langsamer gehts 
logischerweise auch ...).

Limitierend ist aktuell auch die Geschwindigkeit der Speicherkarten, ich 
werde alternativ zu SD-Karten jetzt auch CF-Karten testen, ein 
Memory-Interface hat der DSP.

Ich denke halt, dass mit Tinys diese Anforderungen schwierig zu erfüllen 
sind.

Autor: Michael (Gast)
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Was soll denn schwierig sein ?

Z.B. wandelt ein Tiny13 mit hoher Geschwindigkeit so vor sich hin (10Bit 
!). Der Hauptprozessor löst zum abfragen einen INT aus und der Tiny gibt 
dann 2 x 8bit des zuletzt ermittelten Wertes aus. Sagen wir 4µs/Byte + 
2µs für Bearbeitung der Anfrage würde mit 10µs Deine Anforderungen 
erfüllen. Der Tiny muß (sollte) dazu mit höchster Taktfrequenz (20MHz) 
laufen.

Jetzt bleibt 'nur' noch das Problem, den Datenstrom schnell genug zu 
verarbeiten. DSP wäre schon einmal nicht schlecht; andere µPs können das 
aber auch.

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