Wechselspannung mit AVR messen...

[nF!n!ty]

Hallo zusammen,

da Ihr mir nun schon öfters prima geholfen habt, wende ich mich mit meinem aktuellen Problem, oder eher mit meiner aktuellen Frage, wieder an Euch.

Ich möchte mit einem AVR eine Wechselspannung von ca. 14Volt messen. Wie mache ich das am besten?
Mir fielen da bisher nur so umständliche Dinge ein, wie z.B. die Spannung zunächst gleichzurichten und dann mittels Spannungsteiler per ADC messen. Aber ich stände (glaube ich) auch vor dem Problem, dass der AVR ja gegen "sein" GND misst, was aber ein anderes GND ist, als das der zu messenden Spannung. (Ich hoffe Ihr wisst, was ich meine... )

Könnt Ihr mir da helfen?

Schöne Grüße

[Besserwessi]

Wenn die Frequenz nicht besonders hoch ist, also nur 50 / 100 Hz , maximal etwa 5 kHz, kann man einen Spannungsteiler und RC Filter nehmen um die Wechselspannung passend zu skalieren.

An den ADC Eingang einen Spannungsteiler aus 2 Widerständen von z.B. 47 K Ohm von 5 V nach GND. Dazu einen Kondensator und Widerstand in Reihe vom ADC pin zur Spannung die man messen will. Den Kondensator legt man nach der Frequenz aus, z.B. C = 1 / (22 K Ohm * Frequenz), für 50 Hz also etwa 1 µF oder ggf. auch etwas mehr. Der Widerstand am Eingang dann entsprechend der Spannung. Bei den Teiler aus den 2 Widerständen (wechselspannungsmäßig parallel !) und dem Einagngswiderstand sollten da etwas weniger als 5 V Spitze-Spitze raus kommen. Für 14 V Spitze -Spitze wären das dann etwa 47 K am Eingang. Bei 14 V Effektivwert und Sinus (-> ca. 40 Vss) wären es dann etwa 175 K. Im Zweifelsfall den Widerstand lieber etwas größer dann hat man etwas Reserve nach oben.

Die Bestimmung der Wechselspannungsamplitude geht dann mit einem Schnellen auslesen des ADCs und z.B. der Berechnung des RMS wertes, oder der Minimal / maximal werte.
Der µC ist für die Messung dann aber relativ viel beschäftigt - dafür kann man eine hohe Auflösung erreichen - besser als 10 Bit sind drin.

[nF!n!ty]

Ich danke dir schonmal für die schnelle und ausführliche Antwort.
Muss ich nun erstmal verdauen.

Du sprichst einmal von ADC-Eingang und einmal von ADC-Pin, meinst du damit das selbe, oder meinst du einmal die ADCref Spannung und den ADC-Pin(Messpin)?

Die 14V habe ich mit einem Multimeter gemessen, heißt, dass Ueff = 14V sind und Vss = knapp 40V, richtig?

Also, in etwa so?:
Ich setzte einen Spannungsteiler an den ADC-Pin zwischen 5V und GND. Dann hänge ich die zu messende Spannung über ein RC-Glied, welches nach der Frequenz/Spannung ausgerichtet ist, ebenfalls an den ADC-Pin.

[Besserwessi]

ADC pin und ADC Eingang meinen das selbe.

Das Multimeter zeigt zumindest näherungsweise den Effektivwert an. Also sind die 40 V als Spitze-Spitze richtig.

Für die Berechnung des Kondensators gilt der gesamte Widerstand des Spannungsteilers, also hier z.B. 175 K + (47 K / 2) oder ca. 200 K. Da reichen also ggf. auch etwas weniger als 1 µF. Wenn die untere Grenzfrequenz eher knapp gewählt wurde, kann man das für eine bekannte Frequenz ggf. beim Skalierungsfaktor ausgleichen.

Noch als Nachtrag zur Softwareseite: Die Zeit über die gemittelt wird sollte ein vielfaches der Periode sein. Bei 50 Hz also ein vielfaches von 20 ms. Das Ergebnis ist dann unabhängig davon zu welcher Zeit in der Periode mit der Messung begonnen wurde.