Mit AVR 18 V messen

[bergowitch]

Hallo,
ich möchte gerne an meiner digitalen Carrera Bahn das Signal messen. das soll mit einem AVR und dem AD-Wandler erfolgen.
Ich denke das sollte mit einem Spannungsteiler gehen. Bisher habe ich max. 18V mit meinem Voltmeter an der Schiene gemessen.
Um nun den AVR als Messgerät zu verwenden, muss ich ja die Spannung auf die 5V mittels spannungsteiler begrenzen.
Die Schaltung sieht dann so aus:
GND -- R2 -- ADPORT -- R1 -- 18V
Wenn ich richtig gerechnet habe lautet die Formel:
R2 = (U2*R1)/(18V-U2) mit U2 = 5V ergibt sich R2 = (5/13) *R1
Wenn das so richtig ist, wie dimensioniere ich R1? 1kOhm?

Und noch eine Frage: Macht es etwas aus, dass der Controler mit einer Batterie versorgt wird und somit beide nicht den gleichen GND haben?
Gruß
Stefan

[ACDC]

Hallo Stefan !

Die Schaltung sieht dann so aus:
GND -- R2 -- ADPORT -- R1 -- 18V
Wenn ich richtig gerechnet habe lautet die Formel:
R2 = (U2*R1)/(18V-U2) mit U2 = 5V ergibt sich R2 = (5/13) *R1
Wenn das so richtig ist, wie dimensioniere ich R1? 1kOhm?

Ich würde in den Fall einen Spannungsteiler aufsetzen, der Dir exakt ein Viertel der Spannung liefert, denn dann kannst Du im Programm einfacher und ohne zusätzliche Gleitkomma-Arithmetik auf Deine 18V zurück rechnen. Ein AVR sollte am AD-Eingang einen Widerstand haben, der kleiner als 10k ist, sagt das Datenblatt. Also würde ich Deinen R2 irgendwo zwischen 5k und 10k festlegen und R1 ausrechnen. Und vergiss die Schutz-Dioden direkt am Eingang nicht !

Und noch eine Frage: Macht es etwas aus, dass der Controler mit einer Batterie versorgt wird und somit beide nicht den gleichen GND haben?

Ohne gemeinsamen GND fehlt Dir der gemeinsame Bezugspunkt und Du misst nur Mist ! Gemeinsame Masse ist ein Muss !

Gruß, Andreas

[bergowitch]

Hallo Andreas,
vielen Dank für die schnelle Antwort.
Mit dem gemeinsamen GND muss ich nochmal nachdenken. Es sollte ja funktionieren, wenn ich die Spannungsversorgung über die Schiene realisiere!?
Warum brauche ich eine Diode? Um eine Verpolung zu vermeiden? Dann muss also die Diode so eingebaut werden, dass sie im "Normallfall" nicht sperrt? Un was nimmt man da am besten für eine Diode?
Gruß
Stefn

[Felix G]

Also was der AD-Wandler garnicht mag sind Spannungen die kleiner sind als GND (also negative Spannungen) oder größer als VCC.

Daher sollte man vor den Eingang zwei Dioden schalten, eine nach GND und eine nach VCC, und zwar so daß sie sperren wenn die Spannung im erlaubten Bereich, also zwischen GND und VCC liegt.


kurz gesagt:
eine Diode mit der Kathode am ADC und der Anode an GND (leitet bei negativer Spannung)
und eine mit der Anode am ADC und der Kathode an VCC (leitet wenn die Spannung größer ist als VCC)

[Besserwessi]

Die Schutzdioden sind nicht unbedingt nötig, denn die sind schon im IC integriert, die zudem noch eine relativ niedrige durchlassspannung haben. Allerdings vertragen die IC internen nur relativ wenig Strom, kann die genauen Daten aber nicht finden. Mehr als ein paar mA sollten da nicht fließen.
Wenn man wirklich sicher gehen will und externe Schutzdioden dazunehmen will, sollte noch eine Widerstand von ca. 1 K vor den AD Eingang. Man kann dann auch ohne Probleme Dioden mit kleinem Leckstrom aber dafür eher hoher Durchlasspannung nehmen. Alternativ kann man auch eine 5.1 oder 5.6 V Zenerdiode nehmen.

[bergowitch]

Hallo,
vielen Dank für die Antworten. Ich habe das Ganze mal kurz gezeichnet. Ist es so richtig?
Danke
Gruß
Stefan

[Besserwessi]

Der Widerstand R1 sollte nicht an VCC, sondern an die zu messende Spannung gehen. VCC ist die Spannungsversorgung des Prozessors. Wenn da kein weiterer Verbraucher dran ist, sollte D3 besser eine 5.1 V Zenerdiode sein.

Wenn man R2 größer als etwa 10 K machen will, um die Messstelle nicht stark zu belasten, sollte parallel zu R2 noch ein kleiner Kondensator von ca. 100pF-1 nF.

[bergowitch]

Hallo,
da hast du natürlich Recht. Vcc ist in diesem Fall 18V und nicht die Versorgungsspannung - mein Fehler.
Kann mir denn jemand den "Namen" von gänigen geeigneten Dioden nennen?
Gruß
Stefan

[Felix G]

Die Diode muss aber auf jeden Fall an VCC, also +5V...

Wenn man sie so schaltet wie in deinem Beispiel ist sie wirkungslos.


R1 muss also an 18V (oder was auch immer du messen willst) und die Diode an +5V (VCC).

[avion23]

Hallo bergowitch,
die Dioden kannst du weglassen. Solange der Strom über den Portpin unter 20mA bleibt, schaffen die Clampdioden im µC das.
Also
U = R * I
R = U / I
R = 18V / 0.02A
R = 900Ω
D.h. bei R = 900Ω und U = 18V wird der Portpin gerade gehimmelt. Also muss der Gesamtwiderstand zwischen 18V <---> R1 <---> R3 größer 900Ω sein. Kein Problem