A/D-Schnittstelle für Mikrocontroller

[Maestro (Gast)]

Hallo liebe Community!

Ich erstelle gerade einen Schaltplan für eine Platine, welche einen 
Mikrocontroller zur Motorregelung enthalten soll.

Da die Strommessung eine immens wichtige Rolle einnimmt, mache ich mir 
ausgiebige Gedanken über die Anbindung der Strommesssignale an den 
A/D-Wandler des Mikrocontrollers. Es geht hierbei darum die 
Stromsteigung mit mehreren Messungen und einem Curve-Fitting Verfahren 
zu ermitteln, wenn man davon ausgeht, dass während ein Raumzeiger 
anliegt, der Strom sich linear verhält.

Um die Strommessignale (Phasenstrom A und Phasenstrom B), welche Werte 
zwischen -3V und +3V annehmen an den Eingangsbereich des Wandlers 
(0-3V)) anzupassen, muss ich folgende Gleichung realisieren:

V_out = 0,5 * V_mess + 1,5V

Ich habe mir nun folgenden Lösungsansatz überlegt:

Ich erzeuge aus den 5V mit einem DC/DC-Wandler von Traco +/- 15V um 4 
INA105 ICs zu versorgen und quasi den analogen Teil der Platine mit 
einer seperaten Spannungsquelle zu versorgen.
Mit einem INA105 werde ich die gemessene Spannung auf die Hälfte 
skalieren. Mit einem zweiten INA105 werde ich zu der skalierten 
Messspannung die 1,5V addieren, welche ich mit einer 
Referenzsspannungsquelle erzeuge.

Für diesen Ansatz habe ich mich entschieden, weil der INA105 an der 
Eingangsstufe Gleichtaktstörungen des Messignals unterdrückt. 
Desweiteren enthält der IC präzise und lasergetrimmte Widerstände. Ich 
denke mir, dass ein IC das genauer hinkriegt, als wenn ich eine 
Operationsverstärkerschaltung erstelle und löte.
Dazu kommt, dass ich die 1,5 V an einen Eingang des A/D-Wandlers des 
Mikrocontrollers führen kann und dann mit dem tatsächlichen Offset, den 
ursprünglichen Strom berechnen kann.

Da ich bisher noch sehr geringe Erfahrung mit Elektronik gemacht habe, 
bitte ich euch mir folgende Fragen zu beantworten bzw. mir Anregungen zu 
geben:

1) Ist die obengenannte Schaltung in sich schlüssig und macht Sinn oder 
übersehe ich etwas wichtiges?

2) Seht ihr vielleicht noch Optimierungsmöglichkeiten?

2)Ich bin mir nicht genau sicher, ob mein DCDC-Wandler (max. 
Ausgangsstrom +/- 65 mA), der +/- 15V erzeugt, die 4 INA105 versorgen 
kann. Irgendwie finde ich nicht die dazu passende Information im 
Datenblatt des INA105. Kann mir da jemand erklären, wie ich das 
herausfinden könnte?

Vielen Dank für eure Hilfe!

Gruß!

[Dietrich L. (dietrichl)]

Maestro schrieb:
> 2) Seht ihr vielleicht noch Optimierungsmöglichkeiten?

Ich habe zwar nicht alles durchgelesen, aber das hört sich sehr 
aufwendig an.
Im Anhang habe ich mal einen Vorschlag für Dich. Anpassen an Deine 
Spannungen darfst Du selber. Als OpAmp wäre der TS912 geeignet.
Als Spannung an R12 wäre es sinnvoll, die Referenzspannung des 
A/D-Wandlers zu nehmen, dann fällt der Fehler durch Toleranzen dieser 
Spannung heraus.

Gruß Dietrich

[Dietrich L. (dietrichl)]

Jetzt habe ich doch noch etwas mehr gelesen :-)

Du hast da doch noch einiges sinnvolles bedacht, was meine einfache 
Schaltung nicht berücksichtigt (Gleichtaktstörungen, Laserabgleich der 
Widerstände...). Insofern war mein Schuss vielleicht doch etwas 
schnell...

Zur Versorgung des INA105: Das Datenblatt sagt "max. +/-2mA" bei +/-15V 
und 25°C. Aber Du musst ja nicht unbedingt +/-15V nehmen. Das Teil 
arbeitet schon ab +/-5V ("Derated Performance").
Den Eingangs- und Ausgangsspannungsbereich musst Du Dir dann aus den 
Diagrammen herauslesen (+ Zuschlag, da dies nur typische Werte sind).

Gruß Dietrich

[Maestro (Gast)]

Danke für dein Feedback!

Gruß!