Suche 16 Bit Adc mit I²C Interface [Archiv]

shaun

22.05.2006, 00:44

Was nützen Dir die 14 bit wenn der Sensor diese Auflösung nicht hergibt?
Der Sensor liefert 20mV/A, bei Deinen gewünschten 10mA-Inkrementen also ganze 200uV. Das Rauschen ist mit 7mV angegeben, der elektrische Offset mit 50mV und der Magnetische kann bis 0,8A reichen. Dann noch ein 1%-iger Fehler oben drauf, und da willst Du 14bit??? Die Diagramme zeigen dazu noch putzige Nichtlinearitäten und eine heftige Temperaturabhängigkeit. Warum willst Du nicht einsehen, dass ein 75A-Stromsensor nicht zum Messen mit derartig hoher Auflösung gedacht ist? Wenn Du die ganzen Unwägbarkeiten ernsthaft rausrechnen willst kannst Du auch gleich mit einem 12bit-Wandler mehrmals messen und mitteln, das macht auch keinen Unterschied mehr. Mit einem 100A-Shunt misst man ja auch nicht besonders vorteilhaft Ströme im mA-Bereich, obwohl da die Fehler übersichtlicher bleiben.

-tomas-

22.05.2006, 08:04

zwar offtopic - aber falls mal jemand Wechselstrom messen will, empfehle kann ich den Stromwandler TZ77 empfehlen (Conrad Artikel 415707 - 62).
Der macht 120mV je Ampere an 300Ohm. Ich verwende den Stromwandler gern auch für geringe Ströme mit 600Ohm Last - dann bringt er im unteren Bereich ca. 200mV/A. Dann reicht zur Auswertung der interne 10Bit-ADC eines Atmega vollkommen bei aus (Schutzdioden am Eingang!). Bei Uref=2,56V sind das dann ca. 12mA je Digit.

shaun

22.05.2006, 10:01

Wissen wir das? Du anscheinend nicht, denn der TZ77 ist wenn mich nicht alles täuscht ein Stromtrafo, während das Allegroding des Fragestellers ein Stromwandler mit Hallsensor ist - was fällt Dir auf? Richtig, der eine ist nur für AC, der Fragende möchte aber anscheinen Gleichstrom messen. Die sei aber verziehen, um sieben Uhr morgens sind solche Ausfälle noch gestattet :)

Razer

22.05.2006, 18:02

HAllo an alle

Wie kann ich dann am BEsten eine genau Strommessung durchführen??

Mit einem Shunt??

Beim C gibt es einen Shunt mit 0,001Ohm.

Gruß Robert

Ratber

22.05.2006, 18:19

Ja,das "Wie" ist das Ergebnis der Vorgaben.

Also erstmal die Vorgaben klären.
Um mal ne kleine Liste zusammenzustellen.....

-Erlaubter maximaler Spannungsabfall am Shunt (wenn möglich) ?

-Messbereich des zu messenden Stromes und die Art (Gleich-,Wechsel-,Mischspannung.ggf. Frequenz) ?

-Benötigte Auflösung des zu messenden Stromes.(zb. 0-20A mit 0.01A Auflösung

-Benötigte Genauigkeit

-Allgemeine Beschreibung was überhaupt gemessen werden soll.

Einige Werte hast du ja schon ganz oder Teilweise gegeben aber ich hab die entsprechenden Fragen dennoch mal eingestellt.
Ohne Informationen ist es eben schwer einen sinvollen Tip/Ratschlag zu geben.

Der 1mOhm Shunt zb. gibt bei zb. 20A nur 20mV ab und mit einem 16 Bit Wandler und einer Referenz von 1.27V wäre die Auflösung zwar theoretisch ok aber im Bereich von 20mV wird der Wandler kaum ein vernünftiges Ergebnis liefern.

Da wäre ein 0.01 oder 0.1 Ohm Shunt schon besser geeignet weil er leichter verarbeitbare 0.2 bzw. 2V liefert.

Vrstehste worauf ich hinaus will ?

Razer

22.05.2006, 20:05

Hallo an alle

Mein Projekt ist ein Prüfstand für Elektromodellmotoren (Gleichstrom).

Shunt ist eben nicht gut, da manche bürstenlose Regler mit einem Shunt aussteigen :(:( Deshalb sollte, wenn ein Shunt verwendet wird dieser möglich klein sein.

Messbereich von 0 - 70A. Generell 0.01A Bei Strömen unter 10A wären 0.005 nicht schlecht.

Genauigkeit: <1%

Eventuell wäre es einfacher, das ganze Projekt für Strombereiche zu teilen. Wie bei einem Messgerät mit Bereichswahl. Optimal wäre natürlich Autrange über die Software.

Gruß Robert

Ratber

22.05.2006, 20:39

Ja,damit kann man mehr anfangen.

Shunt ist eben nicht gut, da manche bürstenlose Regler mit einem Shunt aussteigen

Also das kann ich mir nun garnicht vorstellen und nachvollziehen.
Ich benutze vom kleinstmotor bis zum Bürstenlosen Modell für Flugmodelle so ziemlich alles.
Lastungleichheiten aufgrund von Leitungs und Kontaktwiderständen sind nicht zu vermeiden und der geringe Widerstand eines Shunts schon garnicht.
Wenn du für deinen Motor die ganz normalen 4 bzw. 6mm² Leitungen in den Längen bis 300mm nimmst dann hast du alleien dort schon einen einzelnen Leitungswiderstand pro Strang von 1.35/0.9mOhm plus Kontaktwiderstände von 20-30mOhm an den Handelsüblichen Verbindern.
Also eine Ohmsche ungleichverteilung von +-10mOhm (Kein Kontakt ist gleich)
Ein 1 oder 10mOhm Shunt ist also unerheblich.

Messbereich von 0 - 70A. Generell 0.01A Bei Strömen unter 10A wären 0.005 nicht schlecht.

Bei bis zu 70A sind 10mA Auflösung unsinnig.
Du willst auf ca. 143 ppm auflösen und das bei einem Antrieb dessen Gegen-Emk um eine vielfaches höher liegt.
Sorry aber das wäre so als ob due im KFZ einen Tacho hast der auf 0.01 km/h auflöst.
Alleine der Temperaturabhängige Rollumfang des Reifens würde dir um den Faktor 100 nen Strich durch die Rechnung machen.
Dazu wäre diese Auflösung unerheblich.

Was Sinvoll ist ist auf 0.5 oder auch auf 0.2% aufzulösen und da hast du schon Schwankungen zu erwarten die kein deutliches Ergebnis erlauben.

Um 2 Messbereiche abzudecken wäre es vieleicht Sinvoll 2 Sensoren zu nehmen.
Den für +-75A haste ja schon.

Einen bis 10A (Besser 5A) findet sich sicher auch.

Mein Projekt ist ein Prüfstand für Elektromodellmotoren (Gleichstrom).

Das habe ich mir mit Hintergrund für zuletzt aufgehoben.

2% sind völlig ausreichend.

Es macht einfach keinen Sinn die Genauigkeit zu hoch zu treiben wenn die Art des Signals es nicht zulassen würde.

Für Kollektormotoren hast du Bürstenfeuer was keine einfache Messung zulassen würde.
Da wäre Filtern angesagt und die Tolleranzen der Bauteile begrenzen das Ganze eh auf 1% oder höher.

Bei Bürstenlosen also Drehstrommotoren ist die Signalform auf den Leitungen nicht gerade messfreundlich also hast du noch größere Tolleranzen zu erwarten.

Sorry aber "<1%" ist utopisch.

Nimm mal den 10 bzw 1 mOhm Shunt und schau dir das Signal mal auf nem oszilloskop an falls du eines hast oder drankommen kannst dann wirst du verstehen was ich meine.

Für Kollektormotore ist nur der ungefähre Strom wichtig und dr Rest läuft über Drehoment (Wirbelstrombremse oder Anderes) und Erwärmung.

Bei den Bürstenlosen ist der Strom selber auch nicht so wichtig aber die Symetrie (Unwucht im Drehmoment also unruhiger Lauf) und für die brauchst du keine genauen Sensoren sondern 3 Stück (Pro Phase einer) die möglichst gleiche werte liefern.

Natürlich machen auch 2 Sätze Sinn,je nachdem wie weit die Bereiche auseinander liegen.

Wenn du mit Shunt arbeitest dann ist der Verlust über den Shunt eigentlich uninteressant denn für deine Berechnungen misst du einfach die Spannungen "hinter" den Shunts und nicht davor.

Dann noch am Rande zum Rest um die Thematik "Motorenprüfstand":

Da gibt es noch Faktoren wie Erwärmung,damit verbundene Effekte wie Dehnung,Lagereigenschaften usw. und die allgemeine Dynamik des Probanden wie Bauform,Materialien in Bezug auf Magnetischem Fluss usw. die zu berücksichtigen sind.
Aber ich denke mal das meiste davon weißt du selber.

Jedenfalls sind 10mA Auflösung auf eine 70A Skala zwar nett aber kaum brauchbar.
Natürlich läst sich das alles erreichen aber der Aufwand steigt da schon um einiges an.

Das alles nur mal in loser folge zum nachdenken.
also kein Angriff auf dich.

Razer

22.05.2006, 21:21

Danke für die sehr ausführliche Antwort :)

Ich hätte es mir nun so gedacht: 2 Messkreise.

1x 1mOhm Shunt für die großen Messungen
1x 10mOhm Shunt für Messungen <20A

Eventuell zu beiden Shunts einen Temperatursensor. Mein Ziel ist nun 1,5%. Ich hoffe ich kann die Nicht Linearität mit Hilfe der Temperatursensoren wegzurechnen.

Ist das so geeignet??

Ich hab jetzt durch Änderung des Hardwarelayouts noch Platz für einen SPI BAustein. :)

Gruß Robert

Ratber

22.05.2006, 23:16

Ja,machbar ist im Grunde alles.
Nur muß man sich selber drüber klar werden was man wirklich braucht sonst verschwendet man unnötig Zeit und Geld.

1x 1mOhm Shunt für die großen Messungen
1x 10mOhm Shunt für Messungen <20A

Das sind maximal 0.2V für den 10mOhm und 0.075V für den 1mOhm.
Da sind Messverstärker fällig sonst wird auch ein 16-Bit Wandler nicht viel messen können oder du nimmst Symetrische Wandler die Positive und Negative (Relativ zur Masse) Spannungen messen können um den "Blinden Bereich" an den Messbereichsenden zu umgehen.
Das eine bedingt wieder Aufwand um die aufadierten Messfehler zu kompensieren und das andere geht wieder ins Geld und steigert ebenfalls den Schaltungsaufwand.

Was die Verluste angeht so sind bei 1mOhm 5.6 und bei 10mOhm 4W zu erwarten.Also nix Weltbewegendes.

Ja,was machen ?

Ich würde sagen ein Messverstärker wäre das Sinvollste.
Das ist im Grunde ein Operationsverstärker mit festem Verstärkungsfaktor als Differenzverstärker oder auch Einseitig.
Damit kannst du dir das Signal vom Shunt auf die Referenzspannung des Wandlers bringen um die Maximale Auflösung zu nutzen.
Es gibt auch fertige Messverstärker für solch eine einsatz.

Die Temperaturkompensation kann rechnerisch oder auch in der Schaltung erfolgen.
Die Linearität ist Softwaresache.

Ja,würde sagen,is kein Drama aber erfordert einwenig Rechnerei damit Genauigkeit und Auflösung nicht im Gegensatz zueinander stehen.

Razer

23.05.2006, 15:53

Hallo Ratber

Danke für die Hilfe :)

Ich hab mal nach einem Messversärker gesucht. Der besteht aus 3 OPs.
Hier ein Bild: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/f/f0/Instrumentierungsverst%C3%A4rker.jpg

Ist das das Richtige???

Die Formel lautet: Ua = (Ue+ - Ue-)*(1 + (2R2/R1))

Welche Widerstandsgröße ist den für R2 und R1 zu empfehlen?? Denn ich hab die gleiche Verstärkung wenn ich für R1 100 und für R2 300 nehme und wenn ich für R1 10k und für R2 30k nehme.

Als Adc möchte ich gerne einen Max195 verwenden. (16Bit, Spi). Welche Verstärkung ist den da nötig?

Gruß Robert

Ratber

23.05.2006, 18:57

Ja,die Schaltung ist die Richtige.

2 Spannungsfolger und am Ende der Differenzverstärker mit fester Verstärkung (Hier über den R zwischen "-" und Ausgang)

Aber wie immer so gibt es auch hier das Problem das auch diese Schaltung wie jede Andere ihre Nichtlinearitäten und Temperaturabhängigkeiten hat.
(Ach neee ! Da erzähl ich ja was ganz neues)
Von der Temperaturdrift der Widerstände hängt die Genauigkeit ab also müssen diese eine geringe Temp.Drift haben.

Ein weiterer Faktor ist das Rauschen.
Nicht nur Halbleiter Rauschen sondern auch Widerstände (siehe "Widerstandsrauschen").

Dann noch der Offset der Operationsverstärker der mit in die Rechnung einfliessen muß.

Alles in allem steigt der Aufwand mit der Gewünschten Auflösung und Bandbreite sowie sonderwünschen wie "Gute Auflösung im Nullpunktbereich" an und treibt den Preis.

Für den Messverstärker würde ich ein fertiges Modell wie zb. den "AD620" empfehlen der genau diese Schaltung enthält.
Der Chip ist speziell für diese Aufgabe gedacht und auch ab Werk schon im Gehäuse abgeglichen sowie Temperaturkompensiert.
Alle anderen Relevanten Grössen sind ebenfalls berücksichtigt.
Also Pflegeleicht.

Was neben der Versorgung noch anzutackern ist ist der Widerstand für den Verstärkungsfaktor und schon is der Messverstärker fertig.

Den gibt es zb. bei Reichelt unter "AD 620 AN" für 7 Euronen.
Das ist natürlich nicht gerade besonders Billig aber du bist sicher schon selber auf den Trichter gekommen das Leistung (In diesem Falle Präzision) einen Preis hat.
Da kann man natürlich mit eigenarbeit etwas Sparen (Nicht wirklich) aber mal erlich,die Mühe und der Aufwand lohnen meist nicht.

Warum ?

Du schriebst von Bürstenlosen Motoren und die Angabe des Bereiches von bis zu 75A (Pro Strang.Sind ja drei da) also den derzeit so populären Modellen die man vornehmlich im Elektroflug antrifft (Jaja,schon gut.auch in anderen Bereichen) und die ihren Preis haben.
Wer also diese Motoren nutzt und über einen Prüfstand nachdenkt der hat höchstwarscheinlich schon mehrere Motoren in der Sammlung und angesichts der Preise dafür sind 7€ für nen Popeligen Messverstärker auch kein Akt mehr.

Schau dir mal das Datenblatt dazu an (Der AD620 hat auch viele Brüder und Schwestern unb unterschiedlichen Preislagen.Is ja nicht so das wir das nicht noch teurer bekommen könnten *gg*).
Die Werte sehen auf den ersten Blick Akzeptabel aus (Hab nicht die Zeit gefunden näher hinzuschauen)

So,habe fertig !

PS: Der Text ist etwas gewürfelt also lies 2x drüber.
Sorry

oc2k1_

23.05.2006, 19:07

Dann nimm einen kleinen Shunt und benutz einen Opamp als Vorverstärker, der die gemessene Spannung in den Bereich bring die der ADC messen kann oder nimm einen ADC, der eine niedriege Referenzspannung verwenden kann

Ratber

23.05.2006, 21:23

Danke für den Tip

Razer

26.05.2006, 12:17

Hallo an alle

So es ist nun ein bisschen voran gegangen. Als ADC möchte ich den ADS7825 von TI nehmen. Das ist ein 4 Kanal 16 Bit Adc mit paralleler und serieller Interface.

Siehe: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ads7825.pdf ODer empfehlt ihr mir einen anderen??

Zum Ad620, welche VErstärkungen sind den sinnvoll?? Beim ADc kann hab ich eine interne Referenzspannung von 2,5V und eine externe von 2,3 - 2,7V.

Da würde für den 20A Kreis eine Verstärkung von 12 und für den 75A Kreis eine Verstärkung von 33 passen. Stimmt das so?

RG20 = ~4,53k (G=11,9051)
RG75 = ~1,54l (G=30,0779)

Welche Referenzspannung soll am AD620 angeschlossen werden?

An Vin- und Vin+ werden die Anschlüsse des Shunts angeschlosssen, oder (parallel zum Shunt)

Danke im Voraus

Gruß Robert

Gruß Robert

Ratber

26.05.2006, 12:39

Langsam.
Werf nicht alles in einen Topf.

Die Externe Referenz geht von 2.3 bis 2.7V oder du nimmst die interne 2.5V (Wie gut die ist weiß ich aber nicht.Besser ne Externe)

Dh. dein Messbereich am AD geht dann auch genau von Agnd2 bis Ref.

Wenn du zb. die 1.5V nimmst dann ist dein Verstärkungsfaktor bei nem 1mOhm Shunt für 75A 33.33 und für 20A 125
Bei nem Shunt mit 10mOhm dan Entsprechend für 75A 3.33 und für 20A 12.5
Jaja,die Formel ist jetzt unvollständig.Spielt aber auch keien Rolle denn du wirst zur genauereen Einstellung eh nen Trimmer (Spindeltrimmer) nutzen müssen denn Bauteile haben Tolleranzen und die will ja keiner messen müssen)

Zum Baustein:

Ja,klar kannste den Nehmen.
Solange du genug Pinne für die Datenübertragung hast sehe ich da kein Problem

Razer

26.05.2006, 12:52

Hi Ratber

Als Referenzspannungsquelle werde ich einen MAX6325 nehmen. (2,5V)

Du meinst am Anschaluss des AD620 vür den Verstärkungswiderstand einen Spindelrimmer anschließen?

Wie gehört der Shunt an den AD620 angeschlossen?

Gruß Robert

Ratber

26.05.2006, 13:04

Als Referenzspannungsquelle werde ich einen MAX6325 nehmen. (2,5V)

Gut,dann ist das schonmal abgehakt.

Wie gehört der Shunt an den AD620 angeschlossen?

Der kommt zwischen die beiden Eingänge.
Ich mach nacher mal ne Zeichnung sonst wirds zu unübersichtlich.

Du meinst am Anschaluss des AD620 vür den Verstärkungswiderstand einen Spindelrimmer anschließen?

Ja.
Der Grund ist ja das der Widerstand den du brauchst ja ebenfalls ne Tolleranz hat (1% Bei handelsüblichen Metallfilm.0.1% bei Messwiderständen) und dazu nicht in jedem gewünschten Wert zu bekommen ist sondern nur in E-Reihen.Messwiderstände mit 0.1% sind zwar besser aber neben dem Preis bekommst du da noch weniger Werte.

Am Bewärtesten ist einen Winderstand mit einem Spindeltrimmer (Mit brauchbarem Temperaturkoeffizienten.Is aber kein akt) zu kombinieren.
So hast du über den größten Teil des gewünschten Widerstandwertes die Stabilität eines Festwiderstandes und für den Variablen Rest ist dann der Trimmer da.
Mit einem Modell das mit 12-25 Umdrehungen arbeitet kannst du dann sehr genau einstellen.

Da du ja ne Referenzspannungsquelle hast (MAX6325) kannst du auch damit auch ohne Probleme abgleichen.

Ja,wie gesagt.
Wird langsam Zeit für nen Plan um die Feinheiten auszuarbeiten.
Ich schau mal heut abend ob ich mal was Grobes machen kann.

Razer

26.05.2006, 13:31

Hallo

Bin eh schon am selber zeichnen. Jedoch hänge ich am AD620. ICh habe in Eagle bereits schon ein eigenes Abuteil erstellt. Jedoch funktioniert es noch nicht so richtig, denn der Wert (>VALUE) wird nicht angezeigt. Und wenn ich im Scheme etwas verbine, wird es im Layout nicht angezeigt. :(

Gruß Robert

shaun

26.05.2006, 13:48

Dann layoute gefälligst von Hand, dann weisst Du wenigstens, wo sich welche Verbindung gerade versteckt hat. Wenn ich mich nicht irre, wurdest Du in Anbetracht Deines 16bit-Wunsches auch schon (mehrfach?) darauf aufmerksam gemacht, dass der Aufbau über die letzten 5-6 Bits Deines Ergebnisses maßgeblich entscheidet, da solltest Du besser nicht auf den Autorouter vertrauen. Ein Bit sind bei unipolarem Betrieb und 2,5V Referenz 38 Microvolt, dafür brauchst Du schon ein sehr ordentliches und durchdachtes Layout. Zu dem anderen Eagle-Problem kann ich leider nichts sagen, da ich Eagle nie wirklich benutzt habe.

Razer

26.05.2006, 14:00

Hi

Ich rede nicht vom Autorouter.

Es werden nicht einmal die gelben Linien (Airwires) im Layout angezeigt.

shaun

26.05.2006, 17:40

Kein Rattennest, keine Ratten :)
Stört Dich das wirklich? Mir wär's ja sowas von lachs. Bauteile setzen und routen, die Hilfslinien kann man sich auch denken. Dieser Wirrwarr würde mich eher durcheinander bringen. Ich stricke just in diesem Moment meine Scheibenwischermotor-PWM mit den entsprechenden Sicherheitsschaltungen zusammen, schön auf Punktraster. Der Grund ist einfach: selbst ätzen mache ich seit Jahren nicht mehr, dieser Saukram ist mir zu eklig, Auftrag dauert und muss erfahrungsgemäß eh irgendwo geändert werden. Wenn eine Schaltung für mich oder nur ein Prototyp ist, brauche ich schon einen triftigen Grund, eine Platine zu ätzen. TQFP, SSOP oder QFN wären Gründe, SO kommt auf Adapterplatinchen und wird fliegend verdrahtet. Auch ein 16bit-A/D kann auch Punkraster funktionieren, umgekehrt kann man auch eine 4-lagige Platine designen, auf der man nur noch 10-12 bit nutzen kann. Nur bei der geätzten Platine im Nachhinein noch was zu verändern wird schwierig...

Razer

27.05.2006, 14:02

Hallo an alle

Ich ahb nun etwas gezeichnet

Kann das so funktionieren??

Danke im Voraus

Gruß Robert

shaun

27.05.2006, 14:17

Die Probleme:
1. die Shunts hängen direkt an den AD620ern, wie verhinderst Du, dass die Eingänge ausserhalb ihrer compliance ranges kommen? Die AD's verkraften nur Spannungen, die innerhalb ihrer Betriebsspannungen liegen, und auch da muss noch 1-2V Luft sein. Irgendwo muss die Shunt-Masse und die Schaltungsmasse verbunden sein!
2. um wieviel lässt Du die ADs verstärken? Ich glaube, wie hatten irgendwas bei 38uV pro Bit ausgerechnet, die ADs haben 50uV max. Eingangsoffset, den vestärkst Du mit. Rechne mal aus, wie viele Bits Du danach in Deiner Software nachbehandeln musst und dann frage Dich, wozu Du 16 brauchst.
3. Die ADCs haben einen Fehler von +/-2LSB, hast Du das in Deinen Softwareüberlegungen berücksichtigt? Das ganze Ding muss kalibriert werden und vor allem auch im Betrieb kalibrierbar sein, am besten automatisch.
4. Berücksichtigst Du Thermospannungen an den Shunts? 70A assoziiere ich mit Wärme, und da Du im uV-Bereich misst, könnte das interessant werden. Schon mal durchgerechnet, was Onkel Seebeck dazu meint?
5. Ich sehe an den kritischen ICs ne Menge Elkos, aber nichts keramisches. Soll das so?
6. Man sieht dem Schaltplan leider nicht an, wie das Layout nachher sein wird. Die im Schaltplan bereits zusammengetüdelten Analog- und Digitalmassen lassen mich allerdings daran zweifeln, dass das Layout 16bit-tauglich sein wird.
7. Ich sehe keine Tiefpässe. Die Motoren sauen sicher kräftig rum, lupenreiner Gleichstrom fliesst da niemals. Und dann SAR-ADCs? Sigma-Delta-Wandler wären vielleicht angebrachter. Ich habe an meiner Kraftmessbrücke AD7705 benutzt, auch 16bit (14 erreiche ich effektiv, mehr habe ich mit der Flatterverdrahtung zur Brücke auch nicht wirklich erwartet). Eigentlich wollte ich auch einen AD620 davor setzen, brauche ich nun aber nicht mehr, mit dem im AD7705 eingebauten, einstellbaren Vorverstärker erreiche ich mit entsprechender Referenzspannung +/-15mV Messbereichsendwert, optimal für meine 2mV/V-Brücke. Referenz ist übrigens ein 7805, kannst ja mal drüber nachdenken :)

Dass Du das sonstige Gehühner richtig angeschlossen hast nehme ich mal einfach so an.

Razer

27.05.2006, 15:09

Hi Shaun

Danke für deinen hilfreichen Beitrag

Also 14 Bit reichen mir. Jedoch habe ich bei den 16Bit Adcs einfach viel mehr Auswahl.

Zu 1: Am Eingang des AD620 liegen beim 1mOhm Shunt amximal 0,075V und am 10mOhm maximal 0,2V an. Da hab ich deoch noch genug Sicherheit, oder??

Wie kann ich das ganze noch zusätzlich absichern??

Also 1 Anschluss des Shuntes geht auf Masse, und der andere zum AD620. Oder gehen beide zum Ad620 und der, der auf Vin- geht geht zusätzlich auf Masse?

Zu 2: Den AD für den 20A Kreis lasse ich mit dem Faktor 12.5 verstärken und den AD für den 75A KReis mit dem Faktor 33.3.
Also vertärke ich im 20A Kreis zusätzlich 625 µV und im 75A Kreis 1666.6 µV.

Zu 3: Wie lasse ich das ganze am BEsten automatisch kalibrieren??

Zu 4: Ich habe schon oben geschrieben, dass ich eventuell wenn nötig zu jedem Shunt einen Temp Sensor hänge (eventuell DS18B20).

Zu 5. Die Wahl der Kondensatoren hab ich aus dem Datenblatt des ADS7825. An den AD620 hängen bei jedem 2 100nF KOndensatoren.

Zu 6. Das Analog und Digitalmassen getrennt gehören, wusste ich nicht. Doch welches Potential bekommen die 2 Massen dann?? (Digitalmasse ist die normale MAsse, die ich an jedem anderen IC auch verwende, oder?? Die ist mit dem Minus Pol der Stromversorgung verbunden) Wohin gehört die Analogmasse angeschlossen??

Zu 7: Du meinst einen RC Tiefpass?? Wo bitte gehört den der hin??

Welchen ADC würdest du mir dann empfehlen??

Gruß Robert

shaun

27.05.2006, 15:29

1. Zwischen den Eingängen ja, aber die Eingänge müssen sich wohlbehütet zwischen den Versorgungsspannungen aufhalten und das mit reichlich Abstand. Wird ohnehin etwas knapp bei Dir: die Ausgänge der ADs kommen schlimmstenfalls nur bis 1,6V bzw 1,3V an die jeweilige Versorgung heran, d.h. Dein nutzbarer Ausgangsspannungsbereich ist 1,6..3,7V, also eine Spanne von 1,8V. Entweder muss also der Verstärkungsfaktor runter oder die Versorgung rauf. Für den Eingang sieht es ähnlich schlecht aus: 2,1..3,7V, also müssen beide Eingänge irgendwo bei 2,5..3,3V herumschwirren. Nun komm nicht auf die Idee, dort nicht Masse, sondern Deine Referenz anzuklemmen - Leckströme, woher auch immer, aber bei Dickstromschaltungen unvermeidbar, werden dann irgendwas zwischen Fehlmessung und Schaltungsbrand verursachen. Nein, in so einer Schaltung gehört der Eingang massebezogen und die ADs mit symmetrischer Spannung versorgt, dann bist Du diese ganzen Probleme mit einem Schlag los. Der REF-Eingang kann meinetwegen auf ADC-Referenz bleiben, nur hast Du ja weiterhin den eingeschränkten Ausgangsspannungsbereich von -3,4 bis +3,7V (+/-5V Versorgung angenommen),also: Verstärkung anpassen oder +Versorgung noch weiter rauf. Aber sagmal: wieso willst Du die Ausgangsspannung der ADs um +2,5V haben? Das heisst dann doch, dass Du negative Ströme immer mit einem Offset misst und positive gar nicht. Kann es sein, dass da grundlegend der Wurm drin ist? Ich finde leider immer mehr Widersprüche, die auszuräumen wohl etwas mehr Zeit braucht als ich gerade habe. Denk mal drüber nach, später schreibe ich vielleicht noch was dazu.

2. (gehört irgendwie zum zuvor Gesagten)

3. Indem Du ohne Strom mit Verstärkern den Nullpunkt misst und mit bekanntem Strom den Skalenfaktor bestimmst. Automatisch ist das zugegebenermassen bei 70A-Bereichen etwas schwierig.

4. Der dann auch kalibriert werden muss. Kümmer Dich lieber um einen möglichst geringen TK der Shunts. Ich habe hier irgendwo mal 100mOhm-Shunts von Isabellenhütte verbaut mit einem TK von 100ppm, das sind bei 100K Temperaturdifferenz ja gerade mal 1% Fehler.

5. Na dann... an ADCs habe ich immer irgendwas Keramisches und einen Elko pro Versorgung.

6. Die Schaltflanken des Digitalgerödels streuen über die Masse in die Analogschaltungsteile ein und versauen die Genauigkeit. Die Massen sollten nach Typ getrennt geführt und nur an einem Punkt auf der Platine verbunden werden, in der Regel am Netzteil. Pass aber auf, dass Du nicht über die Lastkreise einen Masseschluss baust, das gilt bei Deiner Schaltung auch bei gleichzeitiger Nutzung des 25- und 70A-Kreises. Brauchste eigentlich wirklich zwei getrennte?

7. Vor den Eingang des ADC, aber bitte das Modell des Eingangs beachten, kann sein, dass der eine recht heftige dynamische Last darstellt. So wie zB beim eingebauten ADC der ATmegas: 100Megaohm klingt toll, nur dass beim Wandeln Stromspitzen gezogen werden erfordert dann leider doch Quellimpedanzen <1kOhm.

Wie gesagt, ich habe den AD7705, ein 2-Kanal-16bit-ADC mit SPI-Interface verwendet. Macht bis 500 Wandlungen/Sekunde (dann aber nicht mit 16bit), kann biploar und unipolare Eingangsspannungen verarbeiten, hat einen zwischen 1 und 128 binär abgestuft einstellbaren Vorverstärker, der automatisch mitkalibriert wird (!!!) wenn man den Chip sich selbst kalibrieren lässt und kann einen deutlich höheren Referenzspannungsbereich linear verarbeiten (knapp über 1V bis 2,5V, ich betreibe ihn wie gesagt aus einem Spannungsteiler, der hinter einem 7805 hängt, klingt vielleicht nicht so genau, isses aber :)

Razer

27.05.2006, 17:48

Hi Shaun

Danke für deine Hilfe.

Also zum AD620, den verstehe ich selber nicht so genau. Das Ausgangssignal muss im Bereich von 1,6 bis 3,7V liegen. Beim 20A Kreis bei 12.5 facher Verstärkung habe ich eine Ausgangsspannung von 0 - 2,5V. Beim 75A reis bei 33.3 facher Verstärkung ebenfalls von 0 - 2,5.

Welche Referenzspannung würdest du für die AD620 empfehlen??

Nein, in so einer Schaltung gehört der Eingang massebezogen und die ADs mit symmetrischer Spannung versorgt, dann bist Du diese ganzen Probleme mit einem Schlag los.

Was meinst du damit?? Gehört an V+ 5V und an V- -5V??

Also Shunt hab ich einen von Isabellenhütte mit einem Temperaturkoeffizienten <30ppm. Es gibt auch welche dir einen Temperaturkoeffizienten kleiner 10ppm haben. Sind wirklich edel. Weiß jemand wo es die gibt??

2 getrennte Kreis habe ich da sie mir empfohlen worden sind. Wenn ich die Auflösung und Genaugigkeit mit einem Kreis schaffe, sage ich nicht nein. Das geht aber dann nur mit einem 1mOhm Widerstand. Der 10mOhm ist bei 75A viell zu groß.

Den AD7705 werde ich mir mal anschauen. Der klingt interessant. Dan brauch ich keinen AD620 mehr, oder??

Einen kermaischen Kondensator werde ich noch dazuhängen (100nF) - DANKE

Gruß Robert

Razer

28.05.2006, 10:00

Hallo an alle

Der AD7705 gefällt mir sehr gut. Da gibts auch den 06 mit 3 Kanälen.

Gleichzeitig muss ich noch die Spannung messen (max 42V). Das hab ich mir gedacht mach ich mit einem Spanungsteiler (mit Präzisionswiderständen).

Oder habt ihr bessere Ideen???

Beim Ad7705 brauch keinen OP vorne, oder???

Welche Referenzspannung soll ich da am besten nehemen???

Dank im Voraus

Gruß Robert

shaun

28.05.2006, 11:15

Hi,
nö, beim AD brauchst Du keinen OP davor. Aber bitte trotzdem für einen Massebezug eines der Eingänge sorgen! Beim 7706 würdest Du COMMON mit der Masse Deines Lastkreises und der der Messschaltung verbinden müssen. Dann kannst Du aber nur positive Ströme und Spannungen messen, die Wandlerreihe kann auch nur Spannungen zwischen GND und Vcc verarbeiten, aber bei weitem näher dran als der AD620 verstärken kann. Mit 2,5V Referenz und einem Vorverstärker von 128 kommst Du auf 19mv full range, am 1mOhm-Shunt also 19A mit 0,3mA Auflösung. Klingt zwar toll, aber nimm das nicht zu ernst. Diese Auflösung wirst Du nicht erreichen, das ist eine Schrittweite von 300 NANOVOLT! Mit ein bisschen Mittelwertbildung in der Software solltest Du aber bei gutem Aufbau mit einem Shunt auskommen, macht vieles einfacher. Zur Versorgungslage: hast Du schon eine Quelle? Brauchst Du das Ganze für ein "offizielles" Projekt und/oder bist Du Student? Dann kannst Du ja mal lieb bei AD anfragen, meine 7705er kommen daher, aber die Wahl fiel bewusst, denn wenn ich mehr davon brauche, möchte ich die ja auch irgendwo kaufen können, und zumindest Flanell hat sie (wenn auch für 13 Euro, aber ADCs gab es noch nie geschenkt). Bei Farnell gilt dann auch: biste gewerblich und/oder Student, kannste bestellen. Ode Du fragst mal, ob Dir jemand einen mitbestellt. Oder hast selbst schon ne Quelle. Ich fand den 7705 auf jeden Fall sehr pflegeleicht, allerdings war es schon weit nach Mitternacht, als ich den neulich ansprechen wollte und habe die Angaben des SPI-Interfaces irgendwie überlesen und ihn somit mit der falschen Polarität angesprochen und auf der falschen Flanke gesampelt. Naja, p.P. Nun läuft es aber und bedarf nur noch etwas Software zur automatischen Nullkorrektur meines Biegebalkensensors, dann kommt das Projekt online.

Razer

28.05.2006, 11:46

Hi Shaun

Ich bin Student (HTL für Automatisierungstechnik). Den Vorverstärker kann ich über SPI ansteueren, oder???

Dann kann ich ja für den Messbereich bis 19A 128 als Verstärkungsfaktor nehmen und für größere Ströme einen kleineren Faktor.

Ich muss nur positive Spannungen/Ströme messen.

Für Spannungsmessung also mit einem Spannungsteiler, der bei 42V auf 5V teilt. Für kleinere Spannung wer ich dann den Vorverstärker raufdrehen. Ist das eine gute Idee??

Ich werd mal den aktuellen Schaltplan zeichnen.

Gruß Robert

Razer

28.05.2006, 13:41

Hallo an alle

Ich hab nun die neue Version gezeichnet. Jedoch finde ich im Datenblatt keine genau Aussage zur Frequenz des Quarzes/Resonator. Am Anfang steht von 500kHz - 5MHz. Liege ich mit 2,45756 richtig. Dann habe ich bei einer Verstärkung > 8 ein Sampling Rate von 307,2kHz.

Am Input Kanal des ADs darf maximal die Versorgungsspannung anliegen, oder???

Welche Wert sind den für den Spannungsteiler sinnvoll?? Er soll doch mnöglichst hochohmig sein. JEdoch gibt es kein passendes Verhältnis für die es Widerstände gibts. Soll einer der beiden Widerstände ein Spindeltrimmer sein???

Oder gibts noch bessere Methoden Sapnnungen zu messen???

Im Anhang hab ich nun den aktuellen Schaltplan gezeichnet. Passen so die Anschlüsse des Shunts??

Dank eim Voraus

Gruß Robert

shaun

28.05.2006, 14:09

Huhu,
sieht doch gut aus. Pass auf, dass die Leitung zwischen Batteriemasse und Shunt nicht zu lang wird, und eigentlich willst Du ja auch die Spannung über dem Motor messen, d.h. AIN2- könntest Du auch an der "Oberseite" des Shunt anschliessen und AIN2+ bleibt dann über Spannungsteiler, dessen Enden zwischen OberseiteShunt=MinusMotor und PlusMotor liegen, angeschlossen. Spannungsteiler: bei unipolarem Betrieb muss die Eingangsspannung kleiner gleich der Referenz sein. Es geht zwar bis Vcc nichts kaputt, aber gemessen wird auch nicht mehr. Also 2,5V bei Umax. Widerstandswerte sind wohl recht unkritisch, wenn Du die Energiesparfunktion "Buffer aus" nicht benutzt, Du musst also das BUF-bit auf 1 setzen. Ansonsten ist der Widerstand zwar immer noch hoch, aber die Impedanz nicht, denn bei jedem Samplevorgang wird ein kleiner Kondensator mit dem Eingang verbunden. Für ungebufferten Betrieb sind auch irgendwo im Datenblatt die jeweils nötigen RC-Kombinationen angegeben, um die Stromspitzen so zu puffern, dass kein Bit verloren geht. Egal, lass den Buffer an und gut. Als Widerstände kannst Du dann irgendwas im Bereich um 100k "oben" nehmen und unten dann so bemessen, dass bei Umax 2,5V abfallen. Kalibrieren tust Du das Ganze in Software, musst also kein Poti o.dgl. einbauen, für die Strommessung brauchst Du ja auch einen Faktor. Ok, 1mV=1A, aber: ein Schritt des Wandlers ist 2,5V/65535, also nicht wirklich handlich. Dann kannst Du den Teilerfaktor vom Spannungsteiler auch in Software behandeln. Leg mal bitte in Reihe zu den Eingängen des IC noch Schutzwiderstände (1k oder so), ich hätte bei den Strömen Angst um das IC, jeder Schaltvorgang wird eine Spitze an der niedrigen, aber vorhandenen Induktivität des Aufbaus bewirken, die ohne Widerstände direkt aufs IC geht. Ansonsten sollte es passen. Dass Du mit berechtigtem Interesse bei AD Muster bekommst hast Du sicher schon rausgefunden?

Razer

28.05.2006, 14:37

Hallo Shaun

Also Buf Bit auf 1. Dafür brauch ich kein RC - Glied.

Bei den Eingängen (Ain1+, Ain2+) einen 1k Widerstand oder bei Ain- auch?

Das mit den Musterbestellungen hab ich gesehen. Ich werd mich mal dort anmelden.

Wie kalibriere ich das genau (Spannung), denn die Widerstände haben ja auch Toleranzen.

Für Strom liegen am Eingang maximal 0,075V an. Als im KLeinbereich muss der AD mit 128verstärken, damit ich den vollen Messbereich von 2.5V habe. /(max 19,53A)

40A 64.5 Verstärkung
75A 33,3 Verstärkung

Der Verstärkungsfaktor soll dann per Software eingestellt werden. Aber das ist auch risikoreich, nicht?? Worst Case: 75A mit 128 facher Verstärkung. Das ergibt 9,6V. Was passiert dann?? Wie kann ich das absichern??

Gruß Robert

ogni42

28.05.2006, 15:23

razer, die Schaltung wird so nicht funktionieren:
- Der Quarz braucht zwei 18pF Kondensatoren, bei Dir sind es 100nF
- AVcc hat keine Spannung, dementsprechend wird ADWandlung nur 0 liefern. Schau mal ins Datenblatt des Mega 128, da ist einen Schaltung beschrieben
- Die Teilschaltung für Temperatursensoren hat keine Verbindung zum Rest der Schaltung
- IC 9A und 9B sind an den Eingängen so beschaltet, dass der Ausgang immer 0V sein wird. So wird die Drehzahlmessung nicht funktionieren

Den Rest habe ich mir jetzt nicht so ganau angeschaut. Vielleicht baust Du erst mal die Änderungen von oben ein.

Razer

28.05.2006, 15:38

Hi

Das mit den Kondensatoren an den Quarzen weiß ich, ich musste erst noch nachschauen, welche Kapazitäten gebraucht werden.

AVCC ung AGnd hab ich übersehen.

Der Temperatursensorenpin steht noch nicht fest...

Wie würdest zu die Schaltung für die Drehzahlmessung ändern??

Gruß Robert

ogni42

28.05.2006, 15:56

Zumindest muss zwischen invertierendem und nicht-invertierendem Eingang des OPs ein Widerstand damit darüber eine Spannung abfallen kann.

Schau' mal im elektronikkompedium nach. Die haben die Grundschaltungen für OPs alle online.

Zwischen Vcc und Avcc muss mindestens eine Spule von 10uH, sonst bringt die AD-Wandlung keine allzu stabilen Ergebnisse. Steht aber, wie gesagt, im Datenblatt.

Razer

28.05.2006, 16:32

Da ist doch eh ein Widerstand (2x 47k). Oder meinst du das anders?

shaun

28.05.2006, 19:04

Na dann wolln mer ma:

- Die Kondensatoren am uC musst Du wie ogni sagt ändern, da habe ich gar nicht hingeguckt.
- Der uC muss AVcc=Vcc haben, zumindest in engen Grenzen. Wenn Du den internen ADC benutzt gelten die gleichen Regeln wie für jeden ADC: saubere Masseführung, Versorgung filtern (dazu die 10uH-Drossel), Keramikkondensatoren usw.
- Schutzwiderstand gerade in die AIN1-Leitung, die hüpft durch Widerstand und vor allem Induktivität der Masseleitung von der Stromquelle zum Shunt genau so durch die Gegend wie das andere Shunt-Ende.
- Die OP-Schaltung für die Drehzahlmesser ist korrekt, kann so gemacht werden. Die invertierenden Eingänge bekommen über den Tiefpass 47k/100n den Mittelwert der Impulsspannung, der andere Eingang die leicht gefilterten (47k/1n) Impulse zu sehen. Kein Grund, warum das nicht funktionieren sollte.

Razer

28.05.2006, 19:51

Hi Shaun

Danke, für die Hilfe

Eine Frage hab ich noch, welche Werte für den Quarz sind den sinnvoll (am ADC)??? KOndensatoren werde ich auch hier 18pF nehmen. Geht das in Ordnung???

Zusätliches RC Glied bei den Eingängen nicht, oder (Ich buffere ja intern).

Funktioniert das so bei der Verstärkung wie ich geschreieben. Was kann ich gegen meinen beschriebenen Worst Case machen?

Spannungsteilerwerte hab ich R1: 100k
R2 8,2k

Beides Präzisionswiderstände 0,1% /0,6W

Passt das so?

Gruß Robert

shaun

28.05.2006, 21:39

Die Widerstände sind bis 24V ok, 0,1% wäre nicht nötig gewesen, oder? Entscheidend ist doch nur der TK, die absolute Genauigkeit kommt beim Kalibrieren. Dazu irgendeine Spannung ran, genaues Multimeter parallel und dann den Skalenfaktor Deiner Schaltung berechnen. Ich habe just in diesem Augenblick ein DMM mit 1uV Auflösung für meine DMS-Brückengeschichten gekauft, da ich das Kriechverhalten beobachten muss (und zwar das des Aufnehmers und nicht das meiner Schaltung ;), ist bestimmt 30 Jahre alt das Ding, aber liegt laut Verkäufer unter 4ppm neben dem Realwert. Bin mal gespannt, ob mein Rendezvous mit dem Kalibrator das auch so ergibt ;)

Weiter im Programm. Tiefpässe brauchst Du nicht, die sind im Datenblatt auch nicht als Anti-Aliasingfilter für das Messsignal vorgeschaltet, sondern für den Wandler selbst, da er im ungepufferten Modus rumsaut.

Die Faktoren passen wohl ganz gut, stellste halt 32/64/128 ein, für die Spannung natürlich auf 1. Überleg mal - wenn Du den Eingang übersteuerst, was wird Dein mit 5V gespeister Verstärker tun? 9,6V wird er kaum raustun, wo sollte er die hernehmen? Nein, das Ding läuft einfach irgendwann gegen +Ub und dann ist gut. Das dies der Fall ist, merkst Du daran, dass er fix auf 65535 hängt.

Ich habe derzeit einen 4.9152MHz-Quarz dran. Eigentlich ist der Wert ja egal, aber: so ein Delta-Sigma-Wandler ist prinzipbedingt ein Digitalfilter, und wenn das "Notch" bei der Netzfrequenz liegt, ist das sicher von Vorteil, daher habe ich mich frequenzmässig nach dem Datenblatt gerichtet. Die Programmbeispiele darin beziehen sich auf 4.9152, und den hatte ich im Gegensatz zum 2.4576 noch da. Kondensatoren sind bei mir 33p. Am ATmega (8 mit 8MHz) habe ich zwei mal 22p.

Razer

29.05.2006, 06:46

Guten Morgen

Welche Werte würdest du nehmen, um bis 42V gehen zu können?? Die Präzisionswiderstände haben einen TK von 25ppm. Von den "normalen" Widerständen weiß ich nicht, du??

Nach einem Messgerät zum kalibrieren muss ich mal suchen... (In der Schule wird es wohl ein genaues geben :))

Gruß Robert

shaun

29.05.2006, 09:22

Für 42V würde ich das Ding mit einem Messbereich bis 50 oder 60V ausstatten, d.h. 100k oben bleibt und unten kommen 4,7k rein (max 56V) oder 4,3k (60,3V). Die "normalen" Widerstände kenne ich gar nicht :) Meine haben zT einen 6. Ring, bei den Reichelt-Teilen weiss man's nicht und bei Conrad war ich der Meinung, dass zumindest die himmelblauen 0,6W-Typen ein Datenblatt hatten, in dem das stand.

Ratber

29.05.2006, 12:12

Der Temperaturkoeffizient ist abhängig von der Bauart,Baureihe und wird auch oft nach Wertebereichen getrennt angegeben.

zb. Kohleschicht 5% 0.25W

Unter 100K +350 PPM/°C
100K-1M -700 PPM/°C
1M-10M -1500 PPM/°C

Matallschicht/Oxyd 1% 0.4W anderer Hersteller

Da werden alle von 1R bis 10M mit 50 PPM/°C angegeben.(TK50)

Die 50 PPM für Metallschicht 0.4-0.6W sind übliche Werte.
Andere Hersteller trennen auch hier in Bereiche ein.
einfach Datenblätter studieren :wink:

Razer

30.05.2006, 15:40

Hallo an alle

Danke für die Hilfe... :)

Jetzt gehts ans Layouten :):)

mfg Robert

Razer

26.07.2006, 15:58

Hallo shaun!!

Da ich die Harware noch nicht ganz fertig habe, bin ich schon beim Programmschreiben....

Die ersten Daten die ich über SPI an den AD7705 sende, gelangen ins Communication Register. Von da aus kann ich bestimmen in welches Register ich als nächstes gelange.

Zuerst sende ich 0x20 um ins Clock Register zu gelangen. Ins Clock Register schreibe ich 0x1E. Also Master Clock enabled, Quarzfrequenz wird durch 2 dividiert (benutze 4,9152 MHz Quarz), Clock Bit wird gesetzt (benutz wie gesagt einen 4,9152 MHz Quarz), Output Rate hab ich erstmals 250Hz. Wie funktioniert das mit der Output Rate genau??? ??? Heißt das alle 4ms kann ich die nächsten gewandelten Werte aus dem Datenregister auslesen???

Dann sende ich 0x10 in das Communiction Register. Dadurch gleange ich für den Channel0 des ADCs in das Setup Register. Im Setup Register schreibe ich dann 0x46 ins Register. Ich lasse den ADC im Self Calibration Mode laufen. Ist das empfehlenswert. Die Zero Scale Calibration und die Full System Calibration versteh ich leider nicht :(:( Als Verstärkung lass ich bei der initialisierung einmal 1. Das wird später noch geändert... Weiters lasse ich den ADC im Unipolaren Modus laufen, klar.... Buffer wird aktiviert und das FSYNC Bit wird gelöscht.

Funktioniert das so??

Das gleiche mache ich dann mit dem Channel1.

Für was ist das Gain Register bzw das Offset Register??? Das ist ja 24 Bit breit. Stehen da die Werte, die bei der Selbstkalibrierung entstehen??

Für was ist das Test Register???

Um die gewandelte Daten aus dem Data Register auszulesen, brauch ich nur 0x38 (für CH0) ins Communication Register schreiben. Danach kann ich die Daten auslesen. 2 x 8 Bit. ODer???

Ich hoffe es kann mir wer helfen.

Danke im Voraus ;)

Gruß Robert