logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Wybór napięcia odniesienia i filtracji dla ADC z potencjometrem jako czujnik położenia

grzecho_h 01 Mar 2019 23:59 2346 42
  • #1 17813896
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Robię sobie układ gdzie będą wykorzystywane pomiary na ADC z potencjometrów. Jeden potencjometr będzie jako czujnik położenia, a dwa kolejne będą służyły do ustalania zakresu obrotu wału. Wał będzie sie obracał o max 45stopni w czasie ok 4s.
    I teraz mam dylemat z ADC bo jeszcze w tym temacie mam sporo niepewności, dużo się naczytałem ale i też sporo zamieszania to wprowadziło. Pomińmy uwagi o dobrej filtracji, projekcie płytki, chcę się tylko skupić na sposobie podłączenia potencjometru - tak wiem banał, ale....

    Do takiego zastosowania (głównie chodzi mi o potencjometr położenia), który wariant będzie lepszy, tzn jakie napięcie odniesienia wybrać, wew i budować dzielnik czy VCC ewentualnie zewnętrzne i wtedy mierzyć w zakresie do 5V? Druga sprawa to ten filtr dolnoprzepustowy czy stosować go i jakie będą tego konsekwencje? Bardzo ładnie niweluje on skoki wartości ADC, ale czy za to nie wpłynie na sam nie wiem, responsywność, precyzje, bo jednak nie jest to rozładowująca się bateria... , ale też nie audio...? Odnośnie precyzji nie spodziewam się tu jakiś super dokładności, wartość ADC i tak będzie przedstawiona w % więc jest spora możliwość uśrednienia programowego jeśli taka będzie korzystniejsza i nie mogą skakac samoczynnie wartości. Chyba dość istotnym elementem jest ta responsywność, aby ruch wału był szybko ustalany. Czytałem też o zabezpieczeniu portu rezystorem 1k, wprowadza to jakieś komplikacja w odczycie wartości? Układ miałby pracowac w pojeździe co pewnie też ma znaczenia.
    Trzecia sprawa, obiło mi się o uszy o skrajnych położeniach potencjometrów, czy jest to w jakiś sposób niebezpieczne? Czy chodzi tylko o brak zmiany odczytu w tych punktach? W sumie do czujnika położenia będe wykorzystywał potencjometr przepustnicy, a z tego co widziałem to jest on przed tym zabezpieczony, gorzej z pozostałymi bo to będą zwykłe.

    Wybór napięcia odniesienia i filtracji dla ADC z potencjometrem jako czujnik położenia

    P.S czy wariant a) i b) jest tożsamy?, bo sam już zgłupiałem....
  • Pomocny post
    #2 17813973
    LChucki
    Poziom 31  
    grzecho_h napisał:
    czy wariant a) i b) jest tożsamy?

    Nie.
    W a, masz dzielnik, gdzie Vmax = (4k + 2,6k) / 2,6k (dziwna wartość na potencjometr)
    w b, (4 + 1 ) / 1)
  • Pomocny post
    #3 17814360
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    grzecho_h napisał:
    Do takiego zastosowania (głównie chodzi mi o potencjometr położenia), który wariant będzie lepszy, tzn jakie napięcie odniesienia wybrać, wew i budować dzielnik czy VCC ewentualnie zewnętrzne i wtedy mierzyć w zakresie do 5V? Druga sprawa to ten filtr dolnoprzepustowy czy stosować go i jakie będą tego konsekwencje?


    Co wybierzesz jako nap. referencyjne to zależy od wymaganej dokładności. Wewnętrzne ma ograniczoną wartość, natomiast potencjometr i rezystor dzielnika siłą rzeczy musisz podłączyć pod Vcc. Stąd w pewnych sytuacjach Vcc jako nap. referencyjne może być lepsze (wykorzystanie pełnego zakresu pomiarowego ADC).
    Filtr dolnoprzepustowy na ADC możesz dać, oczywiście zmniejszy on maksymalne samplowanie i spowoduje pewne opóźnienie sygnału. Ale przy tak wolnych pomiarach nie ma to znaczenia. Z drugiej strony możesz to samo osiągnąć programowo.
    grzecho_h napisał:
    P.S czy wariant a) i b) jest tożsamy?, bo sam już zgłupiałem....

    Nie. Na a) masz dodatkowy dzielnik napięcia, wymagany, gdyż napięcie na wejściu ADC z potencjometru mogłoby być wyższe nić Vref, wymagany jest więc dodatkowy podział. Zamiast komplikować prościej wykorzystać jako Vref Vcc, albo dodać dodatkowy rezystor szeregowo z potencjometrem, który wstępnie podzieli napięcie.
    BTW, jesteś pewien, że wykorzystanie potencjometru do pomiaru położenia to dobry pomysł? Prędzej czy później, warstwa rezystancyjna się wytrze, ślizgacz się zapaskudzi i kiepsko to będzie działać. Do pomiaru położenia lepiej wykorzystać odpowiednie czujniki - optyczne, magnetyczne lub coś w tym stylu. Proste, niezawodne, niezniszczalne.
  • Pomocny post
    #4 17814375
    LChucki
    Poziom 31  
    tmf napisał:
    Co wybierzesz jako nap. referencyjne to zależy od wymaganej dokładności. Wewnętrzne ma ograniczoną wartość,

    Wystarczy ustawić Vref = Vcc a potencjometry podłączyć do GND i Vcc. Stabilność Vcc może być kiepska ale gdy zmienia się Vcc zmienia się Vref. Gdy potencjometr ustawiony jest na 50% to nie ważne, czy Vcc=5V a w związku z tym na wejściu ADC 2,5V czyli 50% Vref, czy Vcc=4V a na ADC 2V czyli nadal 50% Vref, to z ADC zawsze odczytane zostanie 50V wartości maksymalnej.
  • #5 17815657
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Ok, dzięki z tymi dzielnikami już połapałem o co biega, potestuje sobie te napięcia odniesienia i zobaczeę jak to ma się w praniu ;). Taki czujnik przepustnicy z silnika samochodowego raczej jest przystosowany do takiej pracy, zawsze się można pokusić o czujnik halla np. RCY tylko to już min 150zł , ale kto wie ;)

    Dodano po 19 [godziny] 18 [minuty]:

    @LChucki
    Rzeczywiście ustawienie Vref na AVCC dało najlepszy rezultat. Proste i zarazem sprytne to w tej konfiguracji, zmienia się mierzone VCC to zmienia się Vref..., a wynik podziału będzie proporcjonalnie taki sam czym jednocześnie zniweluje się wahania wyników. Kto by pomyślał, że trzeba dać specjalnie gorsze Vref by uzyskac lepsze wyniki ;) Teraz bez żadnego filtra czy uśredniania wyniki zmienia się o maks dwie wartości, albo i w ogóle, a przedtem skoki były spore ;). Dzięki za pomoc.
  • #6 17820286
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Ustawienie Vref=VCC
  • #7 17829544
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Panowie mam jeszcze jedną sprawe, układ będzie na pojeździe, a dwa potencjometry które będą podłączone na przewodach ok 2 metry w układzie jak poniżej.
    Wybór napięcia odniesienia i filtracji dla ADC z potencjometrem jako czujnik położenia

    Chodzi mi o jakieś zabezpieczenie układu. Czy taki rezystor jest wystarczający gdy mierzy się napięcie VCC, czy coś się może jednak tam indukować na przewodach? Dwie diody Schottky'ego maja tu sens? Drugie co widzę to możliwość zwarcia VCC do masy pojazdu, bezpiecznik przed kontrolerem wystarczy?
    Kiedyś widziałem, że w takim układzie kontroler potrafił sygnalizować takie zwarcia, jak to mogło byc rozwiązane? Napięcie do potencjometru brano z portu procka?
  • #8 17829609
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Mierzenie takiego sygnału analogowego na 2m przewodzie w środowisku o sporych zakłłóceniach ma marginalny sens. Jak pisałem, zrób to jak należy, używając np. transoptora i tarczy, czujnika halla, czy czegoś takiego.
    Co do twoich pytań - zwracie ślizgacza do Vcc lub GND, o ile procesor też jest zasilany z Vcc nie ma żadnych skutków negatywnych.
  • #9 17829625
    LChucki
    Poziom 31  
    grzecho_h napisał:
    Dwie diody Schottky'ego maja tu sens?

    Lepiej dać dedykowany układ np SRV05-4.

    grzecho_h napisał:
    Drugie co widzę to możliwość zwarcia VCC do masy pojazdu, bezpiecznik przed kontrolerem wystarczy?

    PTC

    grzecho_h napisał:
    Kiedyś widziałem, że w takim układzie kontroler potrafił sygnalizować takie zwarcia, jak to mogło byc rozwiązane? Napięcie do potencjometru brano z portu procka?

    Raczej badanie Vcc za bezpiecznikiem albo wykorzystanie fakty, że potencjometr raczej nie wykorzystuje pełnego kata obrotu. Gdy na ADC jest blisko 0 lub Vcc oznacza to jakiś problem z okablowaniem.

    tmf napisał:
    Jak pisałem, zrób to jak należy, używając np. transoptora i tarczy, czujnika halla, czy czegoś takiego.

    Jak się zapiera przy sygnale analogowym, może użyć transmisji różnicowej.
  • #10 17829785
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Z cyfrowym pomiarem jest o tyle kłopot, że czujnik "nie zapamięta" swojej pozycji po wyłączeniu zasilania i albo będzie potrzeba każdorazowej kalibracji albo zastosowania odpowiedniego czujnika cyfrowego tu koszta powyżej 1tys z tego co patrzyłem... Widziałem podobny fabryczny układ i tam wszystko było oparte o potencjometry.

    Rozumie, że chodzi o termistor PTC? W jakim miejscu go wstawić, na zasilaniu czy przy wyjściu VCC na te potencjometry? A takich układach z diodami słyszałem, ale czy to w ogóle ma sens przy mierzeniu napięcia nieprzekraczającego VCC? Co tu się może stać by uszkodziło port?
  • #11 17829938
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    grzecho_h napisał:
    Z cyfrowym pomiarem jest o tyle kłopot, że czujnik "nie zapamięta" swojej pozycji po wyłączeniu zasilania i albo będzie potrzeba każdorazowej kalibracji albo zastosowania odpowiedniego czujnika cyfrowego tu koszta powyżej 1tys z tego co patrzyłem..

    Potrzeba enkodera absolutnego. Poniżej tysiąca coś znajdziesz. Zastanów się, po co ktoś używa kosztownych rozwiązań, jeśli możnaby to samo uzyskać przy pomocy potencjometrów za 2 złote? Cudów nie ma. To co robisz to prowizorka, która w najlepszym wypadku podziała krótko i byle jak, w najgorszym nie będzie działać wcale.
    Sprecyzuj dokładność określenia pozycji wału, to będzie można coś więcej powiedzieć o rozwiązaniu. Warto też wiedzieć ile obrotów planujesz w cyklu życia urządzenia.
    grzecho_h napisał:
    Rozumie, że chodzi o termistor PTC? W jakim miejscu go wstawić, na zasilaniu czy przy wyjściu VCC na te potencjometry?

    A po co ci tam to zabezpieczenie? Przecież jeśli procek jest zasilany z Vcc, a na potencjometr też podajesz Vcc, to nie ma żadnego problemu. Procesor toleruje na wejściach napięcia z zakresu GND..Vcc (tak z grubsza, bo zakres jest ciut szerszy).
  • #12 17829985
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Jakaś większa dokładność nie jest wymagana, cykli nie ma dużo, więc na razie pozostanę przy takim rozwiązaniu. I nie za dwa złote ;), czujnik przepustnicy kosztuje nieco więcej (choć to nadal potencjometr) i z powodzeniem mierzy kąt otwarcia przepustnicy w silniku, który jak wiadomo bardzo często się zmienia.

    tmf napisał:
    A po co ci tam to zabezpieczenie? Przecież jeśli procek jest zasilany z Vcc, a na potencjometr też podajesz Vcc, to nie ma żadnego problemu. Procesor toleruje na wejściach napięcia z zakresu GND..Vcc (tak z grubsza, bo zakres jest ciut szerszy).


    Ok, wejście dajmy na to nie jest narażone chyba, żeby gdzies dostało się większe napięcie, a to mało prawdopodobne, ale przecież VCC musi iść przewodem do potencjometru i tu np. po przetarciu izolacji zewrze się z GND, a to już będzie miało konsekwencje.
  • #13 17830012
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    grzecho_h napisał:
    Ok, wejście dajmy na to nie jest narażone chyba, żeby gdzies dostało się większe napięcie, a to mało prawdopodobne, ale przecież VCC musi iść przewodem do potencjometru i tu np. po przetarciu izolacji zewrze się z GND, a to już będzie miało konsekwencje.

    Użyj odpowiedniego przewodu, to się nie przetrze. Możesz też na to dać dodatkowy bezpiecznik jeśli chcesz i się upierasz.
    grzecho_h napisał:
    czujnik przepustnicy kosztuje nieco więcej (choć to nadal potencjometr) i z powodzeniem mierzy kąt otwarcia przepustnicy w silniku, który jak wiadomo bardzo często się zmienia.

    Nie porównuj urządzeń, które są specjalnie zaprojektowane w jakimś celu, z urządzeniem, które dostosowujesz do funkcji, której nigdy nie miało pełnić.
  • #14 17830026
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #15 17830110
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    stmx napisał:
    tmf napisał:
    Potrzeba enkodera absolutnego. Poniżej tysiąca coś znajdziesz.

    Do zastosowania amatorskiego można sobie taki zrobić ze zwykłego enkodera i mikrokontrolera + odpowienio duży kondensator aby zdążyć zapamiętać dane w EEPROM. Choćby nawet taki STM32L010 za 2 zł ze sprzętową obsługą enkodera.

    Niekoniecznie. Jeśli wał może się obracać przy wyłączonym urządzeniu to zapamiętanie ostatniej pozycji niewiele zmienia.
    Co do realizacji to można taką ideę zrealizować na dowolnym mikrokontrolerze, sprzętowy dekoder za bardzo potrzebny nie jest. Można sobie dekoder absolutny samemu zrobić - wystarczy tarcza z kilkoma paskami + transoptory odbiciowe. Jest to rzeźbienie, ale się da. Poniżej stówki enkodery absolutne o jakiejśtam rozdzielczości też można znaleźć. Za 200-300 można kupić coś rozsądnego.
  • #16 17830138
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #17 17830266
    LChucki
    Poziom 31  
    Piszesz, że:
    grzecho_h napisał:
    cykli nie ma dużo

    następnie:
    grzecho_h napisał:
    który jak wiadomo bardzo często się zmieni

    To jak w końcu jest?
    Dużo (często) czy nie?
  • #18 17830397
    zdziwiony
    Poziom 27  
    W TME są dostępne czujniki typu RTY050LVEAX Czujnik: Halla; położenia kątowego; za około sto kilkadziesiąt złotych. Przeznaczone między innymi do motoryzacji. Wg. dokumentacji 15 milionów cykli, rozdzielczość 12 bit wyjście analogowe.
  • #19 17830651
    grzecho_h
    Poziom 9  
    LChucki napisał:
    To jak w końcu jest?
    Dużo (często) czy nie?

    Nie zrozumiałeś, dałem jedynie przykład potencjometru (przepustnicy silnika), który pracuje dość intensywnie i z powodzeniem mierzy kąt. Jak jest on wykonany tego nie wiem, ale w silniku chodzi latami. W moim zastosowaniu będzie to pewnie z 200 cykli na rok czyli ułamek tego, bo nie będzie to intensywnie używane.

    zdziwiony napisał:
    W TME są dostępne czujniki typu RTY050LVEAX Czujnik: Halla; położenia kątowego; za około sto kilkadziesiąt złoty. Przeznaczone między innymi do motoryzacji. Wg. dokumentacji 15 milionów cykli, rozdzielczość 12 bit wyjście analogowe.

    Tak widziałem te czujniki i najpewniej z nich skorzystam jak się układzik sprawdzi (nie będzie cyrków z AVR w takim środowisku).
  • #20 17831033
    LChucki
    Poziom 31  
    grzecho_h napisał:
    Nie zrozumiałeś, dałem jedynie przykład potencjometru (przepustnicy silnika), który pracuje dość intensywnie i z powodzeniem mierzy kąt. Jak jest on wykonany tego nie wiem

    Z pewnością nie jest to potencjometr za 2 czy nawet 6zł. Za 20 też nie. Dobry potencjometr do takich zastosowań, może kosztować i 200zł ale spodziewam się ceny w okolicach 50zł.

    grzecho_h napisał:
    W moim zastosowaniu będzie to pewnie z 200 cykli na rok czyli ułamek tego, bo nie będzie to intensywnie używane.

    A warunki pracy? Nie widziałem abyś napisał o nich a ważna jest temperatura, wilgotność, kurz, itp.
  • #21 17848673
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Zakupiłem RTY050LVEAX...., ale mam jeszcze jedną zagwozdkę...
    Układ docelowo będzie sterował przekaźnikiem, założyłem że sterowanie będzie się odbywać masą, bo tak jest łatwiej. Niestety istniejąca instalacja steruje przekaźnikiem poprzez plus i chyba będę zmuszony przerobić swój układ. Sterowanie masą było bardzo proste zważywszy, że mikrokontroler musi dostać sygnał wciśnięcia przycisku od przekaźnika (12V), ładnie i pewnie to działało, ale odwrócenie polaryzacji coś nie bardzo wydaje mi się proste po pierwszych przymysleniach.

    Wybór napięcia odniesienia i filtracji dla ADC z potencjometrem jako czujnik położenia

    Na schemacie b) spróbowałem coś sklecić przy użyciu tranzystora PNP, jak sie okazało prawdopodobnie muszą być oba tranzystory co też komplikuje układ, ale niech będzie. Problem większy mam z wejściem odczytującym załączenie się przekaźnika czy tam wciśnięcia przycisku, Jak pewnie rozwiązac ten problem? Bo wersja z tą diodą coś nie działa, znaczy dziwne stany się pojawiają.

    Ważne aby przycisk uruchamiał przekaźnik nawet jak mikrokontroler jest wyłączony i przytym nie spalił uC ;)
  • #22 17849080
    zdziwiony
    Poziom 27  
    A może tak.
    Wybór napięcia odniesienia i filtracji dla ADC z potencjometrem jako czujnik położenia
  • #24 17849306
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Znaczy jedynie sam rezystor szeregowo na wejście i 12V na pin?

    Jeszcze mam coś takiego z diodą Zennera:
    Wybór napięcia odniesienia i filtracji dla ADC z potencjometrem jako czujnik położenia



    Widze sporo rozwiązań... :D. Które z tych najpewniejsze i najlepiej się spisze przy zasilaniu samochodowym, tzn. zakłócenia itp. Może jeszcze jakiś kondensator dołożyć do likwidacji szpilek? Generalnie wole dodać pare elementów i miec większą pewność, ze nie będzie cyrku pewność.

    zdziwiony napisał:
    A może tak.
    Wybór napięcia odniesienia i filtracji dla ADC z potencjometrem jako czujnik położenia

    @zdziwiony
    Twoja propozycja do dwie diody Schottky'ego?
    I tu widzę na dwóch tranzystorach NPN? To nawet lepiej, bo ich sporo mam. A jakie orientacyjne R1 i R2?
  • #25 17849390
    zdziwiony
    Poziom 27  
    W sumie te dwie diody na wejściu PB1 nawet nie są potrzebne tak jak pisze LChucki. Diody takie są zawarte w uC.7. Maksymalny prąd wewnętrznych diod zabezpieczających. Można ewentualnie dołożyć jakiś kondensator między wejście uC, a Gnd który będzie tworzył z R4 filtr dolnoprzepustowy.
  • #26 17849411
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Acha, a jakieś orientacyjne wartości R4, R1 i R2?
  • Pomocny post
    #27 17849458
    zdziwiony
    Poziom 27  
    R1 ~ 560Ω R2 ~ 1.5 ÷ 2kΩ R4 ~ 15kΩ Myślę że byłyby Ok.
  • #28 17849600
    grzecho_h
    Poziom 9  
    To coś będziemy szukać w tych okolicach, na stanie głównie 1k, 2k, 10k, i jakies pojedyńcze duże też się znajdzie.
    Takie wejście będzie pracowało jak przycisk podpięty pod VCC prawda? Czy dodać jeszcze zewnętrzny rezystor pull-down ?
  • #29 17849664
    zdziwiony
    Poziom 27  
    Moim zdaniem niepotrzebny. Do Gnd będzie ściągać przez cewkę przekaźnika.
  • #30 17850822
    grzecho_h
    Poziom 9  
    Ok dzięki serdecznie za pomoc. Mam tranzystory BC337, wystarczą one do sterowania cewki bodaj 125mA? Czy jednak wziąć coś solidniejszego , nawet gotowca Darlingtona, bo jak dobrze patrzę taki układ właśnie zaprponowałeś do sterowanie plusem przekaźnika?

    Dodano po 4 [godziny] 8 [minuty]:

    Jest pewien problem z tym układem dwóch tranzystorów NPN, no chyba że coś nie tak zrobiłem. Załączanie przekaźnika musi odbywać się niezależnie przez tranzystor oraz przez przycisk i tylko w momencie naciśnięcia przycisku ma się pojawić stan na PB1. Wcześniej działało to bez problemu, a po dodaniu dwóch diod w roli bramki do tego schematu układ głupieje...

    Wybór napięcia odniesienia i filtracji dla ADC z potencjometrem jako czujnik położenia
REKLAMA