Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

ADC w AVR i niskie napięcie Uref

hunterhouse 02 Apr 2006 21:55 3392 19
e-mierniki
  • #1
    hunterhouse
    Level 26  
    witam.

    mam taki problem. musze mierzyć prąd płynący przez odbiornik między masą z zasilaniem.
    pomysł wygląda następująco. równolegle z odbiornikiem podłączam rezystor 0,1Ohma. podłaczony jedną koncówką do masy a drógą do odbiornika. napięcie z tego rezystora będzie mierzone przez AVRa.
    prąd będzie 0-3A wiec spadek napięcia na rezystorze będzi 0-300mV
    i teraz tak albo podam to napięcie na wzmacniacz i dopiero potem na ADC ale to mocno komplikuje układ bo niemam ujemnego zasilania a wzmacniacze operacyjne źle działają w okolicy zasialnia.

    albo dam inne napięce URef np 0,3V. teoretycznie to rozwiąze mój kłopot tylko że nigdy niedawałem tak niskiego napięcia Uref i niewiem jak to będzie działać. czy ktoś już takie rzeczy próbował ???

    Moderated By MirekCz:

    Ortografia... "nie" z czasownikami piszemy osobno

  • e-mierniki
  • #2
    Fredy
    Level 27  
    Są wzmacniacze które działają od OV a nie wymagają ujemnego napięcia zasilania.
  • e-mierniki
  • #3
    greg_matrix
    Level 17  
    Witaj,
    Prawdopodobnie miałeś na myśli szeregowe włączenie opornika? Nasuwa mi się najprostsze możliwe rozwiązanie- a może by tak włączyć wzmocnienie w ADC? Np. x10 (możliwe, że w twoim uC jest takie do wyboru) rozwiązuje sprawę.
    Swojego czasu też miałem taki problem- w dokumentacji nie znalazłem żadnych konkretnych ograniczeń na napięcie Uref- byle nie więcej niż VCC. Przyznam jednak, że w końcu tego nie sprawdzałem...

    A co do wzmacniaczy operacyjnych- jeśli chcesz w ten sposób rozwiązać sprawę to też można, przecież nie musisz mieć zasilania symetrycznego. Poszukaj pod hasłem "precyzyjny wzmacniacz operacyjny", jest tego trochę- tańsze i droższe. Np coś takiego pewnie by się nadało:
    OP07CDSMD
    strona: http://mse.beep.pl/i/op07smd.gif
    cena: około 1PLN
  • #4
    hunterhouse
    Level 26  
    sorki za błąd. rezystor oczywiście szeregowo z odbiornikiem.
    co do wzmacniaczy operacyjnych to dla mnie ostateczność, wolałbym to inaczej rozwiązać. do tego obawiam się za nawet ta za xxxPLN nie są w stanie dać na wyjściu napięcia równego zasilaniu.

    mój chip to ATMEGA8 i on chyba nie mam wzmacniania x10. szkoda.
    pewnie i tak spróbuje z niskim Uref tylko znowu nie mam czasu.

    pozdrawiam i sorry za błędy. późno już było :D
  • #5
    greg_matrix
    Level 17  
    Mam takie przeczucie, że będziesz chciał uzyskać 10-bitową rozdzielczość pomiaru? To jest 0,1% precyzji... żeby uzyskać coś takiego pamiętaj o:
    1. Opór 0,1 oHm musi być nie gorzszej precyzji
    2. Żródło napięcia odniesenia- jak wyżej
    Jest u nas (w Polsce) dostępny wysyłkowo taki układ: LM4140, to jest źródło napięcia 0,1% precyzji. Jeśli potrzebujesz pojedyncze sztuki to w ramach Sample-Program można dostać coś znacznie lepszego np od Analog Devices. Mają tam np taki układ: REF43, precyzja 0,02%, z nim może się udać, choć widziałem u nich źródła nawet 0,01%.
    Wbrew pozorom gorzej z tym opornikiem... pewnie trzeba będzie selekcjonować. Najlepsze z jakimi się spotkałem to właśnie 0,1% dokładności, ale wartości poniżej 1 Ohm to akurat nie widziałem. Poniżej oma- precyzja 1%, i jesteśmy w kropce.

    A może ktoś ma namiar na jakieś dobre oporniki?

    PS
    Daj znać jak poszło z tym niskim napięciem odniesienia, sam jestem ciekawy :-)
  • #6
    hunterhouse
    Level 26  
    co do precyzji to sam niewiem. jak będzie dobra dokładność to sie uciesze ale jak nie to sie nie zabije. na poczatek rezystro dam zwykły 5W z rózdło napiecia jakąś diode.
    najwyzej w programie będe poprawiał :D
  • #7
    cyberdar
    Level 31  
    Witam

    A czy nie prościej dać zamiast opornika 0.1R/5W np. 0.82R o odpowiedniej mocy i napięcie referencyjne 2.50V. Żadnych wzmacniaczy operacyjnych a przy maksymalnym prądzie napięcie na rezystorze wyniesie jakieś 2.46V czyli jeszcze 50mA zapasu.

    --
    pozdrawiam
  • #8
    hunterhouse
    Level 26  
    narazie tak mam to znaczy R=0,51 i Uref wewnętrzne 2,56V.

    ale chodzi o to ze to ma być zasilacz i spadki napiecia niepowinny być duże.
  • Helpful post
    #9
    lbugiera
    Level 21  
    hunterhouse wrote:
    narazie tak mam to znaczy R=0,51 i Uref wewnętrzne 2,56V.

    ale chodzi o to ze to ma być zasilacz i spadki napiecia niepowinny być duże.


    Co do wzmacniacza to masz np. LM358 za niecałe 1zł. Ale jeśli możesz dac wiekszy rezystor to się opłaca dać większy niz stosowac wzmacniacz bo to wprowadzi większą dokładność.

    A co do spadku napięcia: Jesli stosujesz stabilizator to poprostu jako mase ustal mu końcówke tego rezystora. I nie wazne jaki prąd będzie płynął przez rezystor i jakie napięcie to na nim wywoła, bo stabilizator będzie pilnował napiecia pomiędzy wyjściem a rezystorem do pomiaru prądu. Musisz wziąść wtedy pod uwage to, że prąd płynący przez rezystor do pomiaru prądu będzie większy o prąd spoczynkowy stabilizatora (czyli dla LM317 prąd płynący przez te dwa rezystory ustalajacych napięcie) oraz musisz zapewnić na wejściu stabilizatora odpowiednio wysokie napięcie (z punktu widzenia stabilizatora będzie ono zmniejszone o to co się pojawi na rezystorze do pomiaru prądu)

    Jeśłi stosujesz przetwornice step-down, to najlepiej za nia umiescić stabilizator typu lm317 albo z mniejszym dropem i tak sterować układem, aby w miare zmniejszania napięcia na wyjściu zasilacza zmniejszać też napięcie wytwarzane przez przetwornice step_down i minimalizować straty w cieple.

    Do tego pomiar temp wewnatrz zasilacza na LM35 plus komparator z histerezą 10 stopni na LM358 aby załączac przez tranzystor wiatrak gdy będzie >50 stopni w obudowie i zasilacz pełna gęba :)
    Też będe takie cos robił ale na razie nie mam czasu.

    Oczywiście porządny zasilacz powinien miec dwa źródła, które można w razie potrzeby podłączyć szeregowo oraz tryb ładowania akumulatorów, przynajmniej kwasowych :D. A także sygnalizacje dźwiękową gdy prąd wyjściowy osiągnie 95% ograniczenia o bajerach wizualnych nie wspominając :D

    Co do napięcia Vref to w nocie w Electrical Characteristis - ADC jest napisane że minimum to 2V.

    Powodzenia
    Boogie
  • #10
    hunterhouse
    Level 26  
    w sumie to zasilacz już działa. wczoraj podłączyłem go z uP i nawet większość działa. został tylko ten nieszczęsny pomiar prądu.

    jako stabilizator używam LM2576-ADJ. w sprzęzeniu zwrotnym dałem rezystror z tranzystorem MOSFET.
    tranzystorem tym steruje wzm.operacyjny na wejście wzmacniacza są podawane 2 sygnały:
    - napięcie wyjściowe podzielone przez 5 na dzielniku
    - napięcie 0-5V podawane przez proceka (PWM i filtr RC)
    wsumie całą robote robi zammnie wzmacniacz operacyjny, bo to on rególuje tranzystorem i zmienia napięcie wyjściowe.

    teraz pomiar prądu robie poprez ten rezystor 0,51Ohm podłączony miedzy mase a wyjście. czyli spadek napięcia na nim zabiera mi napięcie z wyjścia.
  • #11
    greg_matrix
    Level 17  
    Spadek na tym rezystorze bedzie zawsze. Problem byłby rozwiązany jeśli nie miałby on znaczenia dla napięcia na zaciskach- trzeba stabilizować napięcie między zaciskami "+" i "-" zasilacza a nie między "+" a fizyczną masą.

    Zorganizowałeś tu cały blok zajmujący się zapewnieniem sprzężenia zwrotnego- mikrokontroler, filtr RC, dzielnik rezystancyjny i wzmacniacz operacyjny i FET. O ile się nic w projekcie nie zmieniło opór pomiarowy siedzi pomiędzy masą a "-" odbiornika. Spadek napięcia na rezystorze pomiarowym nie będzie miał znaczenia jeśli masą dla całego bloku sprzężenia zwrotnego będzie zacisk "-", a nie fizyczna masa.

    Tyle tylko, że mikrokontroler nie zmierzy juz bezośrednio napięcia na rezystorze, bo prawdziwa masa będzie poniżej masy uC... Zastanowił bym się jednak nad zastosowaniem wzmacniacza operacyjnego. Jak to właściwie jest- obydwa napięcia na wejściach muszą być z zakresu -vcc do + vcc czy ważna jest ich różnica? Bo jeśli tylko różnica to powinno to działać.


    PS
    Podoba mi się pomysł z tym sprzężeniem :-)
  • #12
    hunterhouse
    Level 26  
    w zamieszcze schemat tego co juz jest. teraz pytanie czy ktoś ma jakiś sensowny pomysł na pomiar prądu ???

    schemat mysle zrozumiały. jedyne co was pewnie zaciekawi to ten tranzystor 1N50. poprostu taki miałem w domu. hehe

    mój pomiar prądu to rezystor którego tutaj nie rysowałem. jest on połaczony szeregowo z odbiornikiem, jedna nóżką do masy.
  • #13
    greg_matrix
    Level 17  
    Oto moja propozycja. Zmiany o których pisałem w poprzednim poście są uwzględnione na rysunku. Cały układ sprzężenia zwrotnego jest podpięty do masy pozornej- w ten sposób bez względu na spadek napięcia na oporze szeregowym stailizacja działa w 100%.

    Pierwszy wzmacniacz ma wzmocnienie = 2, poziom odniesienia to masa fizyczna. Czyli w punkcie A mamy napięcie 2*U1 względem masy, czyli równe U1 względem pozornej masy. Drugi zwmacniacz ma wzmocnienie = 10 względem masy pozornej. Napięcie w punkcie B nadaje się do wprowadzenia do mikrokontrolera, którego masa to właśnie masa pozorna.

    Co o tym sądzicie?? Moim zdaniem powinno działać. W ten sposób stabilizacja będzie dobra a opór szeregowy będzie się tylko minimalnie grzał.
  • #14
    hunterhouse
    Level 26  
    ciekawe rozwiązanie. wiekszość powinna działać, to znaczy napięcie na wyjścieu napewno będzie ok, zastanawia mnie tylko pomiar prądu. niemówie że coś jest żle ale musze to dokładnie przeanalizować. (czyt. przesymulować).

    niestety układ ten wymaga 2 zródeł zasilania: jednego dla układu mocy i drógiego osobnego dla uP. chociaż może i nie??
  • Helpful post
    #15
    greg_matrix
    Level 17  
    Z tego co narysowałeś masz do dyspozycji 30V. To i tak za dużo żeby zasilać uC- i tak potrzebny jest stabilizator. Do zasilania wzmacniaczy operacyjnych zaproponowałem 12V żeby dobrze działały. Dobrze by było wykorzystać pełny zakres napięć wejściowych mikrokontrolera. Dlatego 12V.

    Choż tak sobie właśnie pomyślałem, że przecież napięcie Uref jest 2,56V. W takim razie ta dioda zenera wystarczy jeśli będzie 6V, na wyjściu będzie 5,3V. W reguły wzm operacyjne działają dobrze do napięcia wyjściowego U-1,5V czyli byloby max 3,8V. Czyli wystarczy :-)

    Wystarczy więc tylko jeden "stabilizatorek" na 5,3V do zasilania. Jego zasilanie oczywiście z 30V, bo i tak nie będzie musiał dawać dużo prądu, więc się nie będzie sardzo grzał.

    PS
    Jeśli coś wypatrzysz to pisz- nie sprawdzałem tego układu. Jest świeżo wymyślony.
  • #16
    hunterhouse
    Level 26  
    te stabilizator to jak będzie na 5V to będzie ok. z tym że jego nóżka gnd musi być do masy pozornej wtedy zawsze będzie dawał napięcie 5V względem samy pozornej.
    moje wątpliwości budzi jedynie ten wzmacniacz napięcia które się odkłada na 0,1Ohma. a konkretnie to kombinowanie z masami. mój symulator (crocodile Clip) nie radzi sobie z takimi układami :( wiec nie mam jak tego sprawdzić na kompie, a żeby to polutować to nie mam czasu narazie.
    ale wymyśliłem sobie inny plan. można by odłączyć ten dzielnik napięcia od wzmacniacza błędu w moim układzie i podłączyć do nowego wzm.
    ten nowy wzmacniacz trzeba by ustawić jako układ odejmujący i podać na jego wejścia napięcie wyjściowe i napięci z rezystora.
    chyba to narysuje bo nic z tego opisu nie idzie zrozumieć.

    PS: zna ktoś jakiś dobry i łatwy w obsłudze symulator ?? cos jak wspomniany crokodile clip tylko taki co się nie zawiesza ??
  • Helpful post
    #17
    greg_matrix
    Level 17  
    Witaj,
    Moim zdaniem obydwa uklady powinny dzialac. W tym ktory zaproponowales jest mniej zamieszania z masami, to fakt. Niewatpliwy plus jest taki, ze jesli chcesz to mozna uzyc poczwornego wzmacniacza w jednej obudownie i dac mu jedno zasilanie. Jesli mikrokontroler ma w jakis sposob korzystac z "normalnej" masy to jest juz drugi plus. Napiecie z opornika mozna tu wzmocnic w normalny sposob.

    Ale wzmacniaczy oper i tak jest tyle samo :-) To tak na pocieszenie dla mnie, hehe.

    PS
    Moj symulator to miernik, lutownica i ewentualnie czasem oscylokop :-) Mam pytanie na serio, bo nigdy nie probowalem zadnych programow- czy taki symulator rzeczywiscie przyspiesza analize i szukanie bledow, czy to raczej bajer??
  • #18
    hunterhouse
    Level 26  
    znalazłem chwile czasu i prace posunęły się trochę naprzód. Co prawda doszły inne problemy ale z nimi sobie poradzę. wsadziłem jakiś transformator co leżała w domu 2x15V 20W a ja myślałem że on ma 2x12V i okazało się że napięcie po wyprostowaniu wynosi 38V. do tego stabilizator zasilający uP nie bardzo jest z tego faktu zadowolony i porostu się wyłącza. daje na wyjściu 1,3V zamiast 5V.
    dodam przednim stabilizator z tranzystora i diody zenera.

    niestety na razie układu sprzężenia zwrotnego nie udało mi się poprawić (nie starczyło czasu) ale chyba zastosuje ten mój układ :P

    co do symulatorów to ja czasami wykorzystuje crokodile clip ale on jest raczej do prostych układów. jaki jest plus ich stosowania??? można przetestować czy układ faktycznie działa tak jak go zaprojektowaliśmy.
  • Helpful post
    #19
    Fredy
    Level 27  
    hunterhouse wrote:
    te stabilizator to jak będzie na 5V to będzie ok. z tym że jego nóżka gnd musi być do masy pozornej wtedy zawsze będzie dawał napięcie 5V względem samy pozornej.
    moje wątpliwości budzi jedynie ten wzmacniacz napięcia które się odkłada na 0,1Ohma. a konkretnie to kombinowanie z masami. mój symulator (crocodile Clip) nie radzi sobie z takimi układami :( wiec nie mam jak tego sprawdzić na kompie, a żeby to polutować to nie mam czasu narazie.
    ale wymyśliłem sobie inny plan. można by odłączyć ten dzielnik napięcia od wzmacniacza błędu w moim układzie i podłączyć do nowego wzm.
    ten nowy wzmacniacz trzeba by ustawić jako układ odejmujący i podać na jego wejścia napięcie wyjściowe i napięci z rezystora.
    chyba to narysuje bo nic z tego opisu nie idzie zrozumieć.

    PS: zna ktoś jakiś dobry i łatwy w obsłudze symulator ?? cos jak wspomniany crokodile clip tylko taki co się nie zawiesza ??




    Ale tu nie ma pomiru prądu, a o to właśnie ci chodziło?
    Sądzę że jednak najprostsza metoda to danie wzmacniacza operacyjnego typu Rail to Rail i pomiar na rezystorze np. 1Ohm

    Dodano po 3 [minuty]:

    Jest jeszcze jedna metoda. Możesz sobie zrobić ujemne napięcie na kondensatorze przed prostownikiem. Potem stabilizator np. -5V. I pomiar względem masy.
    Ale uwierz mi że pomiar napięcia w okolicy masy przez dobry wzmacniacz operacyjny jest b. dokładny. Zobacz sobie na układy Analoga.
  • #20
    hunterhouse
    Level 26  
    witam

    wiec dałem taki układ jak na moim schemacie.
    pomiar prądu zostawiłem taki jak był to znaczy rezystor 0,51 Ohma.
    napięcie na wyjściu mierzy wzmacniacz operacyjny w układzie odejmującym. to napięcie trafia na wzmacniacz błędu oraz z powrotem na procesor jako pomiar napięcia.

    to wszystko daje bardzo dobry efekt.
    dodałem też prosty stabilizator na tranzystorze który wstępnie zmniejsza napięcie zasilania stabilizatora lm7805. w sumie to ten tranzystor najmocniej się grzeje. lm2576 ma solidny radiator z płyty głównej od P166 i wcale nie zmienia temperatury nawet obciążony prądem 2A.
    transformator mam 20W zasilanie po filtracji około 38V.

    Przez przypadek zasiliłem wzmacniacz operacyjny LM324 zasilaniem 38V i okazało się że bardzo ładnie działa pomimo ze nie powinien działać powyżej 30V.
    Wcale się nie grzeje a nawet lepiej że ma takie zasilanie. Chyba tak zostawię.

    w sumie wyszedł zgrabny i leki zasilaczyk, musze jeszcze tylko dorobić lepszy program. może zaimplemętuje jakąś ładowarkę :d

    pozdrawiam i dziękuje za pomoc bo w technice analogowej orłem nie jestem.