ATmega - ADC Eingang schützen

[Milo (Gast)]

Huhu,

ich habe mir ein kleines Gerät gebaut mit dem ich prüfen will, ob der 
Widerstand eines Verbrauchers ca. zwischen 0 und 30 Ohm liegt. Eine Art 
Durchgangstester, wenn man so will.

Im Schaltplan ist dieser Verbraucher stellvertretend durch einen 
Widerstand (R45/XXX) dargestellt. In Wirklichkeit sind an der Stelle 
zwei Bananenbuchsen zum Anschluss des Verbrauchers.

Nun würde ich den ADC (es handelt sich um den internen ADC eines 
atmega328p) gern etwas schützen.

Ich habe gelesen, dass der atmega hier intern bereits zwei Dioden gegen 
VCC und GND eingesetzt hat. Aber das alleine reicht meiner Meinung nach 
nicht. Es sollte ja mindestens noch der Strom begrenzt werden.

Also einfach einen Serienwiderstand vor den ADC Eingang? Was nimmt man 
da? 1K? 10K? 4K7?

Ursprünglich wollte ich eine Z-Diode mit einer Zenerspannung von 5V2 
zwischen ADC-Eingang und GND einbauen, musste aber feststellen, dass die 
auch vor erreichen der Zenerspannung schon etwas leitend wird, was 
wiederum die Messung beeinflusst.

Oder schützt man so einen ADC Eingang noch auf ganz andere Weise?

würde mich über eure anregungen sehr freuen.
LG, milo

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Da gibts ganz viele Lösungen, und es kommt drauf an

-wie schnell willst du messen
-bis zu welcher Spannung soll geschützt werden
-welche Fehler/Beeinflussung ist zulässig

Der einfachste Fall ist tatsächlich ein Serienwiderstand. Hat den 
Nachteil, dass im sample-Moment (ADC-Eingang nimmt Strom auf um den 
internen Kondensator zu laden) ein Spannungsabfall am Schutzwiderstand 
entsteht.

Also zus. einen Kondensator  -> Tiefpass -> Bandbreite geht runter.

Wenn was davon stört muss man etwas aufwändigere Schaltungen benutzen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Milo schrieb:
> Also einfach einen Serienwiderstand vor den ADC Eingang? Was nimmt man
> da? 1K? 10K? 4K7?

Serienwiderstand ist schon ok, allerdings möchte der ADC einen 
Quellmpedanz von max. 10k für genaue Messungen sehen. Am besten legt man 
dazu noch einen kleinen Speicherkondensator mit 1nF-4,7nF vom ADC 
Eingang nach Masse.

[Milo (Gast)]

Huhu,

vielen Dank euch beiden.

Also ich glaube, die Samplingrate ist zu vernachlässigen.
Ich messe 10 mal hintereinander und bilde dann den Durchschnittswert.

Messmethode von hier:
https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial/Analoge_Ein-_und_Ausgabe#ADC_.28Analog_Digital_Converter.29

=> ADC_Read(), ADC_Read_Avg()


Was die Spannung betrifft:
In diesem Internet steht, dass über die internen Schutzdioden max 1mA 
fließen dürfen. In Kombination mit Mathias' Hinweis auf die max. 10K, 
ergäbe das ja:

10000R * 0.001A = 10V

Will man den Überspannungsschutz also mit Hilfe der internen 
Schutzdioden realisieren und dabei das Meßergebnis nicht kaputt machen, 
dann reicht der Schutz bis max. 10V. Richtig?

Hmmm... ich dachte dabei eigentlich eher an sowas wie ESD.

Dann also vielleicht doch in Kombination mit einer Z-Diode? Nur statt 
5V6 eher 6V8, in der Hoffnung, dass die Messung dann nicht mehr 
beeinflusst wird, weil die Diode später leitend wird?

[m.n. (Gast)]

Milo schrieb:
> Hmmm... ich dachte dabei eigentlich eher an sowas wie ESD.

Dann nimm eine ESD-Schutzdiode aber lass bitte diese blöde ZD weg.
Bei langsamer Messrate kannst Du Deinen C36 ruhig auf 100 nF erhöhen und 
R46 meinetwegen auf 100 kOhm.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Milo schrieb:
> In Kombination mit Mathias' Hinweis auf die max. 10K,
> ergäbe das ja:

Die Quellimpedanz wird ja durch den externen kleinen Kondensator sehr 
niedrig. Es geht nur darum, den internen Sample&Hold C des AVR zu laden, 
der sehr klein ist. Wenn es deine Datenrate erlaubt, kannst du R sehr 
viel höher machen - denke nur dran, das das, wie erwähnt, einen RC 
Tiefpass bildet.

Bei 100ms Abstand deiner Samples sollte z.B. der Tiefpass eine 
Grenzfrequenz von z.B. 1/50ms = 20Hz haben, damit der Tiefpass das 
Ergebnis nicht mehr rundet als nötig.