Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak zabezpieczyć wejście ADC przed przepięciem ze strony sygnału?

tselek 13 Mar 2012 21:23 1954 6
  • #1 13 Mar 2012 21:23
    tselek
    Poziom 9  

    Czytałem, że wzmacniacz operacyjny OP07 podczas uruchamiania może przez moment dać na wyjściu dodatnie napięcie zasilania, co byłoby zabójcze dla mojego przetwornika ADC, który może wytrzymać maksymalnie własne napięcie zasilania, w moim wypadku 5V. Szukam sposobu w jaki mógłbym uchronić go skutecznie przed przepięciami.

    Dodatkowo chciałbym usłyszeć sugestie, czy taka forma odczytywania przeze mnie napięcia badanego jest poprawna, jestem raczej początkujący w tej materii. Czy wartości rezystorów, które użyłem nie są zbyt małe?

    Moim celem jest odczytywanie sygnału wolnozmiennego od 0 do 10V i wzmocnienie go tak, aby odpowiadał maksymalnej wartości przyjmowanej przez ADC, tj. 4,096V. Czy zamiast rezystorów nie lepiej byłoby użyć potencjometru, lub może istnieje inny sposób, żeby dokładnie dobrać wartości rezystancji w ukł. różnicowym WO?

    Proszę o rady.

    Jak zabezpieczyć wejście ADC przed przepięciem ze strony sygnału?

    0 6
  • #2 13 Mar 2012 22:55
    Przemo1268
    Poziom 19  

    Czy nie prościej byłoby zastosować dzielnik napięcia? Tym bardziej że chcesz mierzyć napięcie od 0 do 10V. Na wyjściu dzielnika napięcia powinien być filtr dolnoprzepustowy RC, dobrany tak, aby odfiltrowywał z sygnału wszelkie niepożądane zakłócenia powyżej częstotliwości mierzonego sygnału. Jeżeli mają to być sygnały wolnozmienne to proponuję rezystor 10k i kondensator 100nF. Częstotliwość graniczna takiego filtru wynosi 159Hz. Dodatkowo rezystor zabezpiecza przetwornik A/C przed uszkodzeniem na skutek przekroczenia dopuszczalnego napięcia (wejścia są zabezpieczone diodami podłączonymi do linii Vcc i GND). Oczywiście aby zabezpieczenie było skuteczne, wartość rezystora filtru nie może być zbyt niska. Możesz sobie przyjąć maksymalną wartość prądu rzędu 1mA w przypadku pojawienia się wysokiego napięcia (np. Twoje mierzone 10V). Wówczas wartość rezystancji wynosi R=U/I=(10V - 5,6V)/1mA=4,4k czyli stosujesz z typoszeregu minimum 4,7k. Z kolei zbyt wysoka wartość rezystancji spowoduje przekłamania - powstanie dodatkowy dzielnik napięcia, składający się z rezystora filtru i impedancji wejściowej przetwornika, która jest rzędu kilku megaomów. To tyle w dużym uproszczeniu. Więcej informacji możesz znaleźć np. w książce "Projektowanie systemów mikroprocesorowych" P. Hadam, wyd. BTC (książkę można znaleźć w Internecie w wersji elektronicznej :))

    0
  • #3 13 Mar 2012 23:55
    tselek
    Poziom 9  

    Cytat:
    Czy nie prościej byłoby zastosować dzielnik napięcia?

    Fakt, nie pomyślałem, że tak można.
    Skąd wzięło się to 5,6V?

    Dzięki za podanie tytułu książki, przyda się.

    0
  • #4 14 Mar 2012 00:12
    Przemo1268
    Poziom 19  

    To 5,6V wynika z zastosowanej diody wstawionej pomiędzy wejście analogowe przetwornika a linię Vcc. Dioda ta posiada spadek napięcia na złączu P-N 0,6V. Z tego wynika, że dioda zaczyna przewodzić, jeżeli napięcie wejściowe przekroczy wartość Vcc+0,6V czyli w naszym przypadku będzie to 5,6V. Od tego momentu wartość napięcia na wejściu przetwornika nie zmienia się - rośnie natomiast wartość prądu, płynącego przez rezystor filtru. Dane dotyczące diod zabezpieczających znajdziesz w nocie katalogowej przetwornika (Link), na stronie 12. Wg. dokumentacji, maksymalna wartość prądu płynącego przez wejście, wynosi +-2mA (strona 5) - tej wartości nie należy przekraczać.

    0
  • #5 14 Mar 2012 00:34
    tselek
    Poziom 9  

    Aaaa, mój błąd, przepraszam za wprowadzanie chaosu. Podany układ był tylko poglądowy - to znaczy: źródło sygnału nie jest sterowane potencjometrem, a przetwornik zastosowany na schemacie w rzeczywistości jest zupełnie inny(ADS1115) , nie było go w bibliotece programu, którego używam, więc żeby sobie to wszystko lepiej wyobrazić wstawiłem ten.

    Tamten ma zupełnie inne charakterystyki, wprawdzie posiada diody zabezpieczające, ale w dokumentacji napisane jest, że:

    Cytat:
    This parameter expresses the full-scale range of
    the ADC scaling. In no event should more than
    VDD + 0.3V be applied to this device.

    co sugeruje, że na wejściu bezwzględnie nie może pojawić się nic więcej niż 5V zasilania, stąd moje pytanie. Czy powinienem przed wejściem wstawić dodatkowe diody?

    0
  • #6 14 Mar 2012 00:42
    Przemo1268
    Poziom 19  

    Ten układ także posiada w swej strukturze diody zabezpieczające (str. 12 noty katalogowej). Dopuszczalny, chwilowy prąd wejścia to 100mA, wartość ciągła to 10mA (str. 2). Spadek napięcia na diodach to 0,3V.

    0
  • #7 14 Mar 2012 00:54
    tselek
    Poziom 9  

    Faktycznie, sugerowałem się zacytowanym fragmentem, ale jak widać wystarczy odpowiednio ograniczyć prąd i przy skokach napięcia uruchomi się ochrona przed ESD, która przekieruje prąd do źródła.
    Dzięki za pomoc.

    0