ADC-Wechselspannung ATmega2560

[batty m. (battyman)]

Hallo liebe Forenmutglieder und -Leser.

Wie im Betreff schon steht habe ich ein kleines Problem mit der 
Auswertung eines Wechselspannungssignals. Seit längerer Zeit bin ich 
schon daran bei, jedoch fällt mir nichts als passende Lösung ein.

Ich habe eine Wechselspannungsmessbrücke. Diese ist mit 2 Kondensatoren 
und 4 Widerständen bestückt. Zwischen den Spannungsteilern habe ich 
derzeitig ein AC-Messgerät hängen, welches mir die Brückenspannung 
misst. Eingangsspannung ist sinusförmig, demnach ist eine solche auch 
die Brückenspannung. Diese Brückenspannung möchte ich nun gerne in 
meinen ADC des ATmega2560 geeignet einspeisen.

Meine Lösungsansätze:
1.) Brückengleichrichter und µF-Kondensator zur Glättung und dann an GND 
und PortPin (ADC0) des µCs
-> Problem:
 - dabei habe ich Störungen, die auch bei einer AC-Brückenspannung von 
0V mit 0Hz eine positive Gleichspannung nach dem Gleichrichten anliegen 
lassen (könnten von 50hz Netzspannung als Störeinfluss kommen...ist 
nicht wirklich bekannt)
 - weiterhin kann ich auch nicht sagen, ob es nur ein statischer 
Spannungsfaktor ist den man einfach per µC abziehen könnte (hab 
derzeitig wieder neue Probleme mit der Brücke, denke mal dass die 
Auslegung der Komponenten noch nicht optimal sind - ach so, als 
Randnotiz benutze ich zweistellige-kOhm und einstellige-nF)   :-D für 
die Elektroniker

2.) AC-Kopplung. Also Kabel von Spannungteiler (a) in Reihe ein 
entsprechender Kondensator und dann auf PortPin (ADC0), dazu von 
Spannungsteiler (b) ebenfalls mit Kondensator in Reihe an ADC1
-> Probleme:
 - auf beiden Strängen wäre auch +/- Spannung möglich und kenn die 
Auslegung zur AC-Kopplung nicht
 - ich müsste immer bei beiden ADC-Kanäle die Umwandlung gleichzeitig 
starten um anschließend die Werte gegeneinander verrechnen zu können
 - Die AC-Brückenspannung ist an sich ja immer positiv (also geht erst 
gegen Null, dann null und danach steigt sie wieder an)

Für Tipps und Unterstützung wäre ich wie immer sehr, sehr dankbar
LG

[Uwe (de0508)]

Hallo,

ich suche noch einen kompletten Schaltplan . Wo ist der ?

[batty m. (battyman)]

Die Abbildung zeigt den Brückenaufbau. Derzeitig sind folgende Werte in 
gebrauch:

~U = 10V pp als Eingang von den offenen linken Kabeln ;-)

Cx - zu bestimmende Messgröße (max. 11nF)
C4 - vergleichskondensator (verstellbar bis max. 15nF)

R1 - 20kOhm
R2 - 10kOhm
R3 - 20kOhm
R4 - Verlustkompensations-Widerstand bis max. 20kOhm

Abgleich:
R3 = R4 0 R, wenn Cx = C4 = C   (mit R1 = 2*R2)

mit f = 1/(2*pi()* R * C)

ach so, mit Gleichrichter: Messleitung (a) und (b) gehen an je 
~Anschluss Graetzbrücke +/- wieder raus und parallel ein C mit 1mF zum 
Glätten und dann eben in ADC0 (Port K Pin 0) und GND
µC - ADC-Ref. = 2,56V intern

hab ich noch was vergessen??

[batty m. (battyman)]

Also wie gesagt hier geht in erster Linie wirklich nur um die optimale 
Art und Weise das Signal in den µC zu bekommen und auszuwerten.

[Peter D. (peda)]

batty man schrieb:
> Cx - zu bestimmende Messgröße (max. 11nF)

Muß dazu unbedingt diese aufwendige Schaltung benutzt werden?

Ein MC mißt Kapazitäten viel lieber mit seinem Komparator und dem Timer.
Ein Komparatoreingang liegt dazu z.B. auf VCC/2, der andere am 
Kondensator und einem Widerstand (z.B. 1M) nach VCC.
Zuerst wird der Kondensator entladen (Pin auf Ausgang low).
Dann wird der Timer gestartet und der Pin auf Eingang ohne Pullup 
gesetzt. Nun wartet man, bis der Capture Interrupt kommt und liest die 
Ladezeit aus. Sie ist direkt proportional zur Kapazität.

Eine Brückenschaltung funktioniert nur, wenn der Nullindikator keinerlei 
weitere Verbindung zur Schaltung hat, z.B. der ATmega2560 mit einer 
Batterie versorgt wird.
Ein Brückengleichrichter leitet erst ab etwa 1,4V, ist also als 
Nullindikator völlig untauglich.

[batty m. (battyman)]

Peter Dannegger schrieb:
> batty man schrieb:
>> Cx - zu bestimmende Messgröße (max. 11nF)
>
> Muß dazu unbedingt diese aufwendige Schaltung benutzt werden?
Ich möchte Flüssigkeiten messen bzw. eben deren Dielektrikaeigenschaft 
ausnutzen um gewisse Konzentrationsmengen zu bestimmen. Diese haben aber 
das Problem der Elektrolyse. Das möchte ich gerne mit der 
Wechselspannung entgegnen/verhindern. Mit dem Anlegen von Gleichspannung 
habe ich zu dem auch noch das Problem der Ladungsverschiebung.

> Ein MC mißt Kapazitäten viel lieber mit seinem Komparator und dem Timer.
> Ein Komparatoreingang liegt dazu z.B. auf VCC/2, der andere am
> Kondensator und einem Widerstand (z.B. 1M) nach VCC.
> Zuerst wird der Kondensator entladen (Pin auf Ausgang low).
> Dann wird der Timer gestartet und der Pin auf Eingang ohne Pullup
> gesetzt. Nun wartet man, bis der Capture Interrupt kommt und liest die
> Ladezeit aus. Sie ist direkt proportional zur Kapazität.
Klingt erstmal interessant, also so an sich. Das wusste ich noch gar 
nicht. Cool, danke für solch eine Info. Wenn ich das auch auf meine 
Aufgabenstellung anwenden könnte wäre das echt super, nur weiß ich dann 
wieder nicht wie, aufgrund des Flüssigkeitsproblems.

> Eine Brückenschaltung funktioniert nur, wenn der Nullindikator keinerlei
> weitere Verbindung zur Schaltung hat, z.B. der ATmega2560 mit einer
> Batterie versorgt wird.
Ich kann doch die Brückenausgangskabel galvanisch (Optokoppler) von den 
MC-Eingängen trennen oder ist das auch eher kontraproduktiv?

> Ein Brückengleichrichter leitet erst ab etwa 1,4V, ist also als
> Nullindikator völlig untauglich.
Mhh...

Schei***, wie kann ich denn sonst ein solches Signal per MC auswerten?

[batty m. (battyman)]

So, Messbrücke funzt jetzt endlich so wie erwartet. Neues Problem für 
den Signaleingang/-umwandlung. Die maximale, anliegende Brückenspannung 
beträgt nicht mehr wie 900mV AV eff.

Diese muss jedoch für die Weiterverarbeitung für die PWM-Erzeugung in 
den MC bekommen.  ??? Hilfe, bitte ???

THX, LG

[batty m. (battyman)]

Auch eine Anhebung des AC-Eingangssignal (in die Messbrücke) um den 
x-Anteil von DC ist nicht möglich, da dann die Gleichspannung wieder an 
den Kondensatoren eine Elektrolyse verursacht.

Ein weiterer Gedanke ist, dass die Brückenausgangsspannung verstärkt 
werden könnte, wobei ich nicht weiß, wie ich den Einfluss der 
Verstärkung auf die Brückenschaltung unterbinden kann. Denn wenn ich 
eine Diode in Sperrrichtung vor dem OP setze reicht die 
Durchlassspannung nicht aus, da die Brücke im mV-Bereich schon los geht.



Kann man eine Trennung der pos. und neg Halbwelle z.B. mit n OP 
generieren?? (siehe Abb. oben)
Dann mit den Brückenstrang (a) auf ADC0 und mit (b) auf ADC1. Den 
Spannungswert wandeln und gegeneinander verrechnen???



[Gibt es denn keine Möglichkeit AC-Signale in den MC zu bekommen? Die 
Musikindustrie muss das doch jeden Tag machen oder heben die immer das 
Audiosignal um DC-Anteil ins positive um anschließend den Sinus 
auszuwerten?]

[batty m. (battyman)]

Hat jmd vllt zufällig ein Tipp oder Bauteil im Gedanken der in solchen 
Bereichen arbeitet.

Ein AC/DC-Wandler im mV-Bereich. Ich kenn mich bei solchen Bauteilen 
einfach nicht aus und finde deswegen solche bisher nicht.


Oder ein Optokoppler der schon ab ein-/zwei-stelligen mV-Bereich 
übertragungen ermöglicht???

Sorry und THX

[Batty (Gast)]

Echt gar nix - Hat keiner n duften Tipp für mich??? Ich komme echt nicht 
weiter und muss es auch so umsetzen, wie beschrieben aufgrund der 
Problematiken  -.-

ne Z-Diode, oder Schottky, MOSFET-Gleichrichter etc. mit Flussspannung 
<0,1V