измерение напряжения от -20В да +20В контроллером с АЦП

   Anton, ты ещё здесь сидишь?


Четверг Январь 29 2004 17:17, Anton Zavyalov wrote to All:

 AZ> Появилась тут задачка - измерять контроллером напряжение в диапазоне
 AZ> от -20 до +20 вольт с точностью 0.5 процента. К сожалению, в
 AZ> аналоговой технике слаб, поэтому прошу помощи у Олла.

 AZ> Контроллер Fujitsu MB90F474H. Операционник взял КР140УД608.

 AZ> Вроде что-то типа такого должно работать :) Hо, во-первых, ноль
 AZ> нормально не выставляется и на выходе операционника напряжение как-то
 AZ> нелинейно меняется в зависимости от входного.

 AZ>                             Vcc = 3.3B
 AZ>                            |
 AZ>                            | |
 AZ>         -+--+-R1-+---      *-|Vcc
 AZ>         |           |      | |
 AZ> Вход    |      +20В |      *-|AVcc
 AZ> +-20В   |     |     |      | |
 AZ>         |   |\|     |      --|AVRH
 AZ>   o--R2-*-+-|-\     |        |      MB90F474H
 AZ>             |  |-+--*-+--+---|AN0
 AZ>         -+--|+/     |        |
 AZ>         |   |/|    -+-     --|AVss
 AZ>         |     |    / \     | |
 AZ>         |      -20В-+-     *-|Vss
 AZ>     +20В|   -20В    |      | |
 AZ>      -+-R3--       -+-     |
 AZ>                           -+-

 Хоть бы номиналы резисторов для разнообразия привёл ;)))
Тогда было бы понятно, отчего у тебя схема криво работает...


1) Питание операционника по верхнему допустимому пределу напряжений.
   Зачем его так мучить?

2) Расчёт делителя тривиален, достаточно учебника для средней школы.

3) Я бы взял rail-to-rail AD820, запитал от 3,3В (заодно решается
   проблема защиты АЦП от перегрузок) и попробовал такую схему:


                 12,12*R         R
                ┌──────┐      ┌──────┐
  +- 20 В ──────┤      ├───┬──┤      ├──────┐
                └──────┘   │  └──────┘      │
                           │                │
                           │                │
                           │  │\            │
                           └──o  \          │
                              │    \        │
                              │      >──────┴─── 0..+3,3В
                              │    /
                 + 1,524 В ───┤  /
                              │/





                                                   Георгий

            Hi, George!

30 Янв 04 06:26, George Shepelev -> Anton Zavyalov:


 GS>                  12,12*R         R
 GS>                 ┌──────┐      ┌──────┐
 GS>   +- 20 В ──────┤      ├───┬──┤      ├──────┐
 GS>                 └──────┘   │  └──────┘      │
 GS>                            │                │
 GS>                            │                │
 GS>                            │  │\            │
 GS>                            └──o  \          │
 GS>                               │    \        │
 GS>                               │      >──────┴─── 0..+3,3В
 GS>                               │    /
 GS>                  + 1,524 В ───┤  /
 GS>                               │/


А как посчиталось 1.524В? И как его получить? Делителем? Оно ж должно быть
очень точным.


                    С наилучшими пожеланиями, Anton.

   Anton, ты ещё здесь сидишь?


Пятница Январь 30 2004 11:29, Anton Zavyalov wrote to George Shepelev:

 AZ> А как посчиталось 1.524В?

 Такие примеры "щёлкают" на уроках математики в средней школе.

 AZ> И как его получить? Делителем? Оно ж должно быть очень точным.

 Оно должно быть таким-же точным, как опорник АЦП. Почему бы
не подключить делитель к этому опорнику?


                                                   Георгий

            Hi, George!

01 Фев 04 01:58, George Shepelev -> Anton Zavyalov:

 AZ>> А как посчиталось 1.524В?

 GS>  Такие примеры "щёлкают" на уроках математики в средней школе.
А на формулу можно взглянуть? Hу не понимаю я как это число получилось.

 AZ>> И как его получить? Делителем? Оно ж должно быть очень точным.

 GS>  Оно должно быть таким-же точным, как опорник АЦП. Почему бы
 GS> не подключить делитель к этому опорнику?
А более конкретное название микросхемы, формирующей опорное напряжение, можно
узнать?


                    С наилучшими пожеланиями, Anton.

                     Привет, Anton!

 GS>>  Такие примеры "щёлкают" на уроках математики в средней школе.

 AZ> А на формулу можно взглянуть? Hу не понимаю я как это число получилось.

 AZ>>> И как его получить? Делителем? Оно ж должно быть очень точным.

 GS>>  Оно должно быть таким-же точным, как опорник АЦП. Почему бы
 GS>> не подключить делитель к этому опорнику?

 AZ> А более конкретное название микросхемы, формирующей опорное напряжение,
 AZ> можно узнать?
Имхо, парень, ты сейчас получишь заранее известный ответ: "Тебе надо, ты и
ищи" :)
                                           Владимир Чекин

   Anton, ты ещё здесь сидишь?


Понедельник Февраль 02 2004 17:20, Anton Zavyalov wrote to George Shepelev:

 AZ>>> А как посчиталось 1.524В?
 GS>> Такие примеры "щёлкают" на уроках математики в средней школе.
 AZ> А на формулу можно взглянуть? Hу не понимаю я как это число
 AZ> получилось.

 Учи математику, потом пригодится.

 Подсказка - попробуй решить эту задачу _графически_.


 AZ>>> И как его получить? Делителем? Оно ж должно быть очень точным.
 GS>> Оно должно быть таким-же точным, как опорник АЦП. Почему бы
 GS>> не подключить делитель к этому опорнику?
 AZ> А более конкретное название микросхемы, формирующей опорное
 AZ> напряжение, можно узнать?

 А от чего ты опорное напряжение в своей схеме получаешь? По-моему, от блока
питания схемы. Вот и погляди на название микрушки в этом блоке ;)


                                                   Георгий

Hello Anton.

29 Jan 04 17:17, Anton Zavyalov wrote to All:

 AZ> Вроде что-то типа такого должно работать :) Hо, во-первых, ноль нормально
 AZ> не выставляется и на выходе операционника напряжение как-то нелинейно
 AZ> меняется в зависимости от входного.

Отоpви выход опеpа от микpоконтpоллеpа,
yбеpи диод,
тепеpь смотpи, что на выходе опеpа.

Кyпи Хоpовица и Хилла "Искyсство схемотехники"

 AZ> И еще нескольно вопросов по АЦП контроллера:
 AZ> 1. AVcc = Vcc и AVss = Vss правильно?

в общем слyчае нет, но так можно делать.
пpочитай
http://www.fme.gsdc.de/pdf/an-900084-11-adconverter.pdf

 AZ> 2. А что делать со входом AVRH? По идее на него же надо подавать
 AZ> напряжение с опорного источника?

да

 AZ> А с Vcc, как на схеме можно?

можно.

Alexey

            Hi, Alexey!

30 Янв 04 09:32, Alexey Musin -> Anton Zavyalov:

 AZ>> Вроде что-то типа такого должно работать :) Hо, во-первых, ноль
 AZ>> нормально не выставляется и на выходе операционника напряжение
 AZ>> как-то нелинейно меняется в зависимости от входного.

 AM> Отоpви выход опеpа от микpоконтpоллеpа,
 AM> yбеpи диод,
 AM> тепеpь смотpи, что на выходе опеpа.
А каким образом диод влияет на операционник? Я его поставил, чтоб на контроллер
при установки нуля резистором R3 не попало отрицательное напряжение.

 AM> Кyпи Хоpовица и Хилла "Искyсство схемотехники"
Есть :) Собственно до прочтения его, я вообще себе слабо представлял, что такое
операционник и как он работает.

 AZ>> И еще нескольно вопросов по АЦП контроллера:
 AZ>> 1. AVcc = Vcc и AVss = Vss правильно?

 AM> в общем слyчае нет, но так можно делать.
 AM> пpочитай
 AM> http://www.fme.gsdc.de/pdf/an-900084-11-adconverter.pdf
За ссылку спасибо. Искал что-то подобное, но видать, плохо.

 AZ>> 2. А что делать со входом AVRH? По идее на него же надо подавать
 AZ>> напряжение с опорного источника?

 AM> да

 AZ>> А с Vcc, как на схеме можно?

 AM> можно.
А нафига тогда это опорное напряжение? Чтоб ограничить верхний предел измерения
АЦП?



                    С наилучшими пожеланиями, Anton.

  Пpивет, Anton.

  Вот что Anton Zavyalov wrote to All:

 AZ> Появилась тyт задачка - измеpять контpоллеpом напpяжение в диапазоне
 AZ> от -20 до +20 вольт с точностью 0.5 пpоцента. К сожалению, в
 AZ> аналоговой технике слаб, поэтомy пpошy помощи y Олла.

 AZ> Контpоллеp Fujitsu MB90F474H. Опеpационник взял КР140УД608.

 AZ> Вpоде что-то типа такого должно pаботать :) Hо, во-пеpвых, ноль
 AZ> ноpмально не выставляется и на выходе опеpационника напpяжение как-то
 AZ> нелинейно меняется в зависимости от входного.

 AZ>                             Vcc = 3.3B
 AZ>                            |
 AZ>                            | |
 AZ>         ------R1-----      *-|Vcc
 AZ>         |           |      | |
 AZ> Вход    |      +20В |      *-|AVcc
 AZ> +-20В   |     |     |      | |
 AZ>         |   |\|     |      --|AVRH
 AZ>   o--R2-*---|-\     |        |      MB90F474H
 AZ>             |  |----*--------|AN0
 AZ>         ----|+/     |        |
 AZ>         |   |/|    ---     --|AVss
 AZ>         |     |    / \     | |
 AZ>         |      -20В---     *-|Vss
 AZ>     +20В|   -20В    |      | |
 AZ>      ---R3--       ---     |
 AZ>                           ---

  Входное сопpотивление такой схемы pавно R2 и может нагpyжать
источник сигнала. Hе в этом ли дело?

  Michael G. Belousoff

... ==== Пpоблемy надо pешать до того, как она появится. ====

            Hi, Michael!

30 Янв 04 18:33, Michael Belousoff -> Anton Zavyalov:

 AZ>>                             Vcc = 3.3B
 AZ>>                            |
 AZ>>                            | |
 AZ>>         ------R1-----      *-|Vcc
 AZ>>         |           |      | |
 AZ>> Вход    |      +20В |      *-|AVcc
 AZ>> +-20В   |     |     |      | |
 AZ>>         |   |\|     |      --|AVRH
 AZ>>   o--R2-*---|-\     |        |      MB90F474H
 AZ>>             |  |----*--------|AN0
 AZ>>         ----|+/     |        |
 AZ>>         |   |/|    ---     --|AVss
 AZ>>         |     |    / \     | |
 AZ>>         |      -20В---     *-|Vss
 AZ>>     +20В|   -20В    |      | |
 AZ>>      ---R3--       ---     |
 AZ>>                           ---

 MB>   Входное сопpотивление такой схемы pавно R2 и может нагpyжать
 MB> источник сигнала. Hе в этом ли дело?

C питаловом немного соврал: +-15В, а не +-20В. R1 = 10k, R2 = 91k, R3 = 10k.
Входное напряжение снимаю с переменного резистора с R = 4.7k, включенного как
делитель напряжения. Вроде, заработало.
Hе нравиться, что резистором R3 можно выставить напряжение на выходе
операционника больше AVcc, а, следовательно, пожечь АЦП.


                    С наилучшими пожеланиями, Anton.

Mon Feb 02 2004 17:27, Anton Zavyalov wrote to Michael Belousoff:

 AZ>>>                             Vcc = 3.3B
 AZ>>>                            |
 AZ>>>                            | |
 AZ>>>         ------R1-----      *-|Vcc
 AZ>>>         |           |      | |
 AZ>>> Вход    |      +20В |      *-|AVcc
 AZ>>> +-20В   |     |     |      | |
 AZ>>>         |   |\|     |      --|AVRH
 AZ>>>   o--R2-*---|-\     |        |      MB90F474H
 AZ>>>             |  |----*--------|AN0
 AZ>>>         ----|+/     |        |
 AZ>>>         |   |/|    ---     --|AVss
 AZ>>>         |     |    / \     | |
 AZ>>>         |      -20В---     *-|Vss
 AZ>>>     +20В|   -20В    |      | |
 AZ>>>      ---R3--       ---     |
 AZ>>>                           ---

 AZ> Hе нравиться, что резистором R3 можно выставить напряжение на выходе
 AZ> операционника больше AVcc, а, следовательно, пожечь АЦП.

Правильно не нравится, АЦП с большой вероятностью рано или поздно сгорит.

                             Vcc = 3.3B
                            |
                            | |
         +-----R1----+      *-|Vcc
         |           |      | |
 Вход    |    +3.3В  |      *-|AVcc
 +-20В   |     |     |      | |
         |   |\|     |      --|AVRH
   o--R2-*---|-\     |        |      MB90F474H
             |  |----*--------|AN0
         ----|+/              |
         |   |/|            --|AVss
         |     |            | |
         |    ---           *-|Vss
         |                  | |
   +-R3--*--R4-- +3.3В      |
   |                       ---
  ---

R2/R1 = 40/3.3
R4/R3 = 23.3/20

OУ - rail-to-rail output, 3.3v.

АЦП - точно не сгорит, надо ли защищать ОУ - зависит от задачи.

WBR, Юрий.

            Hi, Yuriy!

02 Фев 04 18:31, Yuriy K -> Anton Zavyalov:

 AZ>> Hе нравиться, что резистором R3 можно выставить напряжение на
 AZ>> выходе операционника больше AVcc, а, следовательно, пожечь АЦП.

 YK> Правильно не нравится, АЦП с большой вероятностью рано или поздно
 YK> сгорит.

 YK>                              Vcc = 3.3B
 YK>                             |
 YK>                             | |
 YK>          +-----R1----+      *-|Vcc
 YK>          |           |      | |
 YK>  Вход    |    +3.3В  |      *-|AVcc
 YK>  +-20В   |     |     |      | |
 YK>          |   |\|     |      --|AVRH
 YK>    o--R2-*---|-\     |        |      MB90F474H
 YK>              |  |----*--------|AN0
 YK>          ----|+/              |
 YK>          |   |/|            --|AVss
 YK>          |     |            | |
 YK>          |    ---           *-|Vss
 YK>          |                  | |
 YK>    +-R3--*--R4-- +3.3В      |
 YK>    |                       ---
 YK>   ---

 YK> R2/R1 = 40/3.3
 YK> R4/R3 = 23.3/20
А разве получится подобрать такое точное соотношение сопротивлений?
Подстроечные резисторы? Или точное не надо, а взять резисторы которые ближе
всего удовлетворяют этому соотношению, но потом программно осуществить
калибровку аналогово-цифрового канала?


                    С наилучшими пожеланиями, Anton.

Tue Feb 03 2004 11:14, Anton Zavyalov wrote to Yuriy K:

 AZ>>> Hе нравиться, что резистором R3 можно выставить напряжение на
 AZ>>> выходе операционника больше AVcc, а, следовательно, пожечь АЦП.

 YK>> Правильно не нравится, АЦП с большой вероятностью рано или поздно
 YK>> сгорит.

 YK>>                              Vcc = 3.3B
 YK>>                             |
 YK>>                             | |
 YK>>          +-----R1----+      *-|Vcc
 YK>>          |           |      | |
 YK>>  Вход    |    +3.3В  |      *-|AVcc
 YK>>  +-20В   |     |     |      | |
 YK>>          |   |\|     |      --|AVRH
 YK>>    o--R2-*---|-\     |        |      MB90F474H
 YK>>              |  |----*--------|AN0
 YK>>          ----|+/              |
 YK>>          |   |/|            --|AVss
 YK>>          |     |            | |
 YK>>          |    ---           *-|Vss
 YK>>          |                  | |
 YK>>    +-R3--*--R4-- +3.3В      |
 YK>>    |                       ---
 YK>>   ---

 YK>> R2/R1 = 40/3.3
 YK>> R4/R3 = 23.3/20

 AZ> А разве получится подобрать такое точное соотношение сопротивлений?

Что значит _точное_? С какой точностью? 5% - запросто.

 AZ> взять резисторы которые ближе всего удовлетворяют этому соотношению,

Да.

 AZ> но потом программно
 AZ> осуществить калибровку аналогово-цифрового канала?

Резисторы имеют ограниченную точность.  Обычно 5%, есть 1%, дальше идет резкий

рост цены.

Сначала стоит определиться, с какой точностью надо измерять входное
напряжение, после чего уже задумываться о точности резисторов, опорного
напряжения и АЦП.

WBR, Юрий.

            Hi, Yuriy!

03 Фев 04 16:00, Yuriy K -> Anton Zavyalov:

 YK>>> R2/R1 = 40/3.3
 YK>>> R4/R3 = 23.3/20

 AZ>> А разве получится подобрать такое точное соотношение
 AZ>> сопротивлений?

 YK> Что значит _точное_? С какой точностью? 5% - запросто.
Точность нужна 1%.

Вроде LMC6482 подходит. Спасибо за совет, буду пробовать.


                    С наилучшими пожеланиями, Anton.

Tue Feb 03 2004 18:55, Anton Zavyalov wrote to Yuriy K:

 YK>>>> R2/R1 = 40/3.3
 YK>>>> R4/R3 = 23.3/20

 AZ>>> А разве получится подобрать такое точное соотношение
 AZ>>> сопротивлений?

 YK>> Что значит _точное_? С какой точностью? 5% - запросто.

 AZ> Точность нужна 1%.

Точность чего? Резисторы 1% доступны, но для 4 резисторов точность схемы
будет уже 2% (= sqrt(1+1+1+1)) Если учесть точность опорного напряжения,
то точность измерения входного напряжения упадет где-нибудь до 3%.

 AZ> Вроде LMC6482 подходит. Спасибо за совет, буду пробовать.

Да не за что. Мы их, кстати, уже не первый год в automotive оборудовании
используем. Проблем не помню.

WBR, Юрий.

   Anton, ты ещё здесь сидишь?


Вторник Февраль 03 2004 16:00, Yuriy K wrote to Anton Zavyalov:

 YK> Сначала стоит определиться, с какой точностью надо измерять входное
 YK> напряжение, после чего уже задумываться о точности резисторов,
 YK> опорного напряжения и АЦП.

 И в любом случае лучше рассчитать схему так, чтобы выходное напряжение ОУ
не пыталось выходить за rail-to-rail. Лучше сделать "полный размах" чуть Уже,
потеряв энное количество "ступенек" АЦП, обычно это несущественно.


                                                   Георгий

            Hi, Yuriy!

02 Фев 04 18:31, Yuriy K -> Anton Zavyalov:

 YK> Правильно не нравится, АЦП с большой вероятностью рано или поздно
 YK> сгорит.

 YK>                              Vcc = 3.3B
 YK>                             |
 YK>                             | |
 YK>          +-----R1----+      *-|Vcc
 YK>          |           |      | |
 YK>  Вход    |    +3.3В  |      *-|AVcc
 YK>  +-20В   |     |     |      | |
 YK>          |   |\|     |      --|AVRH
 YK>    o--R2-*---|-\     |        |      MB90F474H
 YK>              |  |----*--------|AN0
 YK>          ----|+/              |
 YK>          |   |/|            --|AVss
 YK>          |     |            | |
 YK>          |    ---           *-|Vss
 YK>          |                  | |
 YK>    +-R3--*--R4-- +3.3В      |
 YK>    |                       ---
 YK>   ---

 YK> OУ - rail-to-rail output, 3.3v.
Вот, вроде выбрал - OPA234. По даташиту rail-to-rail, низковольтовый и работает
с напряжениями ниже земли. Да и по цене будет дешевле, чем предложенный
Георгием AD820.
Или я что-то упустил? :)


                    С наилучшими пожеланиями, Anton.

Tue Feb 03 2004 15:13, Anton Zavyalov wrote to Yuriy K:

 YK>> Правильно не нравится, АЦП с большой вероятностью рано или поздно
 YK>> сгорит.

 YK>>                              Vcc = 3.3B
 YK>>                             |
 YK>>                             | |
 YK>>          +-----R1----+      *-|Vcc
 YK>>          |           |      | |
 YK>>  Вход    |    +3.3В  |      *-|AVcc
 YK>>  +-20В   |     |     |      | |
 YK>>          |   |\|     |      --|AVRH
 YK>>    o--R2-*---|-\     |        |      MB90F474H
 YK>>              |  |----*--------|AN0
 YK>>          ----|+/              |
 YK>>          |   |/|            --|AVss
 YK>>          |     |            | |
 YK>>          |    ---           *-|Vss
 YK>>          |                  | |
 YK>>    +-R3--*--R4-- +3.3В      |
 YK>>    |                       ---
 YK>>   ---

 YK>> OУ - rail-to-rail output, 3.3v.

 AZ> Вот, вроде выбрал - OPA234. По даташиту rail-to-rail,

Он не rail-to-rail. Vout = 0 ... (V+)-1V.

MC33202, например, если 10мВ смещения устраивает, зато дешево.
OP279, LMC6482.

WBR, Юрий.