Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Steuerspannung 0..10V mit AVR


von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Hallo zusammen,

ich möchte mit einem AVR eine Umwälzpumpe ansteuern, diese hat einen 
Steuereingang mit dem sich die Drehzahl perl Spannung zwischen 0 und 10V 
stellen lässt.

leider konnte ich noch nicht rausfinden welche Ströme da fließen (das 
wird aber noch).

Der AVR (und die Platine) hat nur eine 5V versorgung.

Wie soll ich das am einfachsten angehen? PWM-Ausgang mit OP auf 10V 
heben? oder gleich externen DAC?

ich brauch auf jeden Fall eine Hilfsspannung >= 10V. Auf der Platine 
wird sich auch ein MAX232 befinden, kann ich dessen Spannung gleich 
verwenden, oder sollte ich doch lieber sicherheitshalber einen kleinen 
DC/DC Wandler 5V->12V vorsehen?


Danke, Michi

von Falk B. (falk)


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@  Michael Reinelt (fisa)

>Wie soll ich das am einfachsten angehen? PWM-Ausgang mit OP auf 10V
>heben?

Ja.

>oder gleich externen DAC?

Zuviel Aufwand.

>ich brauch auf jeden Fall eine Hilfsspannung >= 10V. Auf der Platine
>wird sich auch ein MAX232 befinden, kann ich dessen Spannung gleich
>verwenden, oder sollte ich doch lieber sicherheitshalber einen kleinen
>DC/DC Wandler 5V->12V vorsehen?

Nimm einen DC-DC Wandler, der MAX bringt es nur mit ach und Krach auf 
10V.

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Wie sieht die Versorgung des Motors aus?

[ ] AC
[ ] DC
Spannung = ??? V

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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ist eine 220V Heizungs-Umwälzpumpe (Wilo Stratos Eco bzw. Para), die hat 
aber einen potentialfreien Steuereingang 0..10V

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Michael Reinelt schrieb:
> ist eine 220V Heizungs-Umwälzpumpe

Schade... Wenns >10V DC gewesen wäre hätte man diese Spannung 
zweckentfremden können.

von Nico (nico123)


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Welche Pumpe hast Du denn genau? Es gibt auch welche mit PWM-Eingang!

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Ich hab sogar zwei :-)

Eine davon ist eine Wilo Stratos Eco 25/.. (ich glaub 1-5, müsst ich 
jetzt genauer nachsehen), die andere eine Stratos Para (Para ist eine 
OEM-Pumpe, gibts also bei Wilo offiziell gar nicht)

laut meinen Datenblättern sind beide nciht PWM, sondern 0..10V

von Εrnst B. (ernst)


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Bei vielen Vorschalt/Steuergeräten ist der 0..10V-Eingang als 
Konstantstromquelle angelegt.
Vorteil: Man kann einfach ein Poti dran anschließen, fertig.
Vorteil in deinem Fall: Transistor (ggfs. Optokoppler)+PWM reicht. 
Notfalls mit RC-Glied nachglätten.

von MaWin (Gast)


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> ich brauch auf jeden Fall eine Hilfsspannung >= 10V. Auf der Platine
> wird sich auch ein MAX232 befinden, kann ich dessen Spannung gleich
> verwenden,

Ja, wenn der MAX232 zu dem Zeitpunkt nicht belastet ist, dann verdoppelt 
er die 5V.
Dann sollte man das PWM Signal des AVR erst mal digital pegelwandlen auf 
10V,
dann erst aus dem 0V/10V PWM Signal per RC Glied einen Analogwert 
machen.

von dolf (Gast)


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Magnus M. schrieb:
> ie sieht die Versorgung des Motors aus?
>
> [ ] AC
> [ ] DC
> Spannung = ??? V
>


irrelevant denn der läuft volle pulle wenn 10v am steuereingang 
anliegen.
ob der motor mit 12v oder 400v betriebsspannung oder gar mit benzin 
betrieben wird ist völlig egal.
@ michael
poti 4,7k und 10v spannungsquelle.
poti als spannungsteiler schalten.
am schleifer kannst dann den strom messen.
mfg

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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dolf schrieb:
> Magnus M. schrieb:
>> ie sieht die Versorgung des Motors aus?
>
> irrelevant denn der läuft volle pulle wenn 10v am steuereingang
> anliegen.

Ach... WIRKLICH ?

> ob der motor mit 12v oder 400v betriebsspannung oder gar mit benzin
> betrieben wird ist völlig egal.

Es ging mir nur darum abzuklären ob sich aus der Motorversorgung eine 
Hilfsspannung für den Steuereingang gewinnen ließe.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Hmmm.... der Vorschlag von MaWin hat natürlich auch was: zuerst digital 
pegelwandeln und erst dann mit RC PWM => analog...

Theoretisch könnt ich ja den MAX232 gleich zum pegelwandeln mit 
verwenden (ich brauch nur je einen der je zwei Kanäle). Ginge das?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Michael Reinelt schrieb:
> Theoretisch könnt ich ja den MAX232 gleich zum pegelwandeln mit
> verwenden (ich brauch nur je einen der je zwei Kanäle). Ginge das?

Der Ausgang schaltet aber um zwischen + und - , Du hättest also als 
Mittelwert 0V bei 50% PWM. Der Nullpunkt kann sich auch verschieben, 
wenn der Steuereingang Strom liefert.
Außerdem wirst Du die +10V nicht ganz erreichen, und das hängt natürlich 
auch von den Eigenschaften der Last ab.
Und vergiss nicht den Innenwiderstand des Tiefpasses!

Eine separate Hilfsspannung von z.B. 12V würde das Ganze natürlich viel 
kalkulierbarer machen als mit einem MAX232.

Gruß Dietrich

von MaWin (Gast)


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> Ginge das?

Das Datenblatt sagt nichts über die Spannung am unbelsteten Ausgang aus.
Bei 3k Last ist er aber deutlich zu niedrig.
Also müsste das RC-Glied deutlich höherohmig sein, so 100k, mit der 
Frage, ob so ein hoher Ausgangswiderstand am 0-10V Steuereingang noch 
akzeptabel ist.
Falls der Steuereingang einen Strom liefert (Direktanschluss Poti) wohl 
eher nicht, ist es ein sauberer Eingang, könnte das gehen.

Ausprobieren, Bauteilwerte für bestes Ergebnis hier posten.

von yast (Gast)


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also wir haben das für unsere abschlussprüfung so gemacht:

PWM mit atmega
->geglättet übern RC-Glied und dann mit nem OP verdoppelt.
hat super funktioniert.

gruß

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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@yast (Gast)

Michael Reinelt schrieb:
> Der AVR (und die Platine) hat nur eine 5V versorgung.

von Εrnst B. (ernst)


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Wenn Spaß an MSR besteht:

Mit Drossel und Schottky am PWM-Pin einen Step-Up aufbauen, über 
Spannungsteiler an ADC rückkoppeln, im AVR solange am PWM-Wert drehen, 
bis die Wunschspannung hinten raus kommt.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Änderung der Anforderung: Erzeugung der Steuerspannung(en) wird auf eine 
zweite Platine ausgelagert. Diese soll per i2c angebunden werden.

ich brauche: zwei Steuerspannungen 0..10V

ich habe: Versorgung 5V, i2c-Interface

ich suche: einen DAC (idealerweise Dual, sonst halt zwei einzelne) der 
per i2c ansteuerbar ist, und der idealerweise gleich bis 10V am Ausgang 
liefert.

Einen kleinen DC/DC-Wandler 5V => 12V würde ich vorsehen.

ganz idealerweise sollte das IC in einer "through-hole" variante 
vorliegen.

Falls der DAC nur max. 5V liefert, würd ich die mit einem OP auf 10V 
verstärken. Dafür denke ich reicht ein Billig-OP?

Für jeden heinweis dankbar!

von Wolfgang (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> leider konnte ich noch nicht rausfinden welche Ströme da fließen (das
> wird aber noch).

Eine Angabe zum Strom wäre aber schon interessant.

von kopfkratzer (Gast)


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Deine 5V für's µC Board bekommst Du doch bestimmt aus einem Netzteil mit 
anschließendem Spannungsregler und nicht Batterie.
Warum dann nicht einfach ein größeres Netzteil nehmen und mittels 
Stepdown/-upwandler die 10V generieren und dann via Transistor auf die 
Steuerports geben ?

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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@kopfkratzer: die 5V sind fix. Step-Up hätte ich in Form eines einfachen 
DC/DC-Wandlers eh vorgesehen.

Aber PWM ist eh schon Schnee von gestern, eigentlich such ich 
mittlerweile einen sinnvollen DAC (10 bit sollten reichen) der per I2C 
ansteuerbar ist.

von Werner (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> Aber PWM ist eh schon Schnee von gestern, eigentlich such ich
> mittlerweile einen sinnvollen DAC (10 bit sollten reichen) der per I2C
> ansteuerbar ist.Beitrag melden Bearbeiten Löschen

Ist ein PWM-Signal mit dem vorgeschlagenen TP kein DAC?
Wenn du da besondere Vorgaben hast, wäre die mindestens zu übertragende 
Frequenz nicht ganz unwesentlich. Und die Frage nach der erforderlichen 
Ausgangsimpedanz steht immer noch im Raum.

von kopfkratzer (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> Aber PWM ist eh schon Schnee von gestern, eigentlich such ich
> mittlerweile einen sinnvollen DAC (10 bit sollten reichen) der per I2C
> ansteuerbar ist.

Einen DAC läßt sich auch mit Bordmitteln aus der PWM generieren, nimm 
den 16bit Timer und Du kannst zwei DAC Ausgänge damit realisieren, 
noch'n Tiefpaß dahinter und gut ist.

von Carsten W. (eagle38106)


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Bei der Konstruktion der Schaltung nicht die Rückströme aus dem 
PWM-Anschluß des Motor vergessen! Wenn die µC-Schaltung ohne Power ist, 
kommt von dort immer noch Energie. Das kann einem leicht die OPs killen.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Ich hab mich undeutlich ausgedrückt: KEIN PWM mehr.

Die Steuerspannugnserzeugung wird auf einer eigenen Platine liegen, 
dieser stehen keine AVR-Ports mehr zur verfügung, sondern NUR I2C

Rückströme wirds keine geben, da nciht ein motor direkt angesteuert 
wird, sondern der Steuereingang einer 230V-Pumpe.

ich weiss dass ich euch noch die Impedanz bzw. den Strom schuldig bin. 
ich bin nur noch nicht dazu gekommen, meine Pumpe zu zerlegen (ist 
während der heizsaison "etwas" ungünstig. Ich gehe aber davon aus dass 
der Steuereingang nur sehr wenig Strom ziehen wird.

von kopfkratzer (Gast)


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von bitte löschen (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> ist eine 220V Heizungs-Umwälzpumpe (Wilo Stratos Eco bzw. Para), die hat
> aber einen potentialfreien Steuereingang 0..10V

Hast Du an der Pumpe dieses IF-Modul:
http://www.ecopumpen.de/wilo/wilo-zubehoer/if-modul-stratos-extaus.htm
?

Da heißt es:
    Steuereingang „0...10 V“:
    Spannungsfestigkeit: 24 V =
    Eingangswiderstand des Spannungseinganges: > 100 kOhm
    Genauigkeit: ± 5 %
    ...

100 KOhm ist doch schon mal prima. Wahrscheinlich erzeugt Dein MAAX232 
genügend Spannung für einen Rail2Rail OP. Ausprobieren. Bei 5% 
Genauigkeit genügt aber locker PWM, da ist ein DAC völlig übertrieben.

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