Hi Leute, Ein Arbeitskollege von mir setzt immer Widerstände im Bereich von einigen Mega-Ohm vor die AD-Eingänge des Mikrocontrollers. Ich habe mich schon immer gefragt, was er damit bewirken will. Als ich ihn mal gefragt habe, da meinte er auf diese Weise einen "Überspannungsschutz" zu erstellen. Wäre es nicht viel einfacher einen Spannungsteiler zu nehmen und parallel zum "unteren" Widerstand eine Z-Diode zu schalten. Zeitkritisch ist die Anwendung nicht, es wird eine Akkuspannung ausgelesen. Bei einem sehr hohen Widerstand vor dem AD-Pin wird das Messsignal doch nur verfälscht. Und auch hätte man ja keine direkte Garantie, dass der Pin vor einer erhöhten Spannung geschützt wird. Der AD-Wandler muss ja per Definition sehr hochohmig sein, damit würde das meiste an Spannung ja über ihn abfallen. Oder liege ich da falsch?
22022022 schrieb: > Ein Arbeitskollege von mir setzt immer Widerstände im Bereich von > einigen Mega-Ohm vor die AD-Eingänge des Mikrocontrollers. Angesichts des Leckstroms des µC-Eingangs ist das eine schlechte Idee. Und hoffentlich baut er auch den dann unbedingt nötigen Kondensator zwischen den ADC-Pin und GND. > und parallel zum "unteren" Widerstand eine Z-Diode zu schalten. Angesichts des UI-Verlaufs der Z-Diode ist das auch eine ganz schlechte Idee. Denn eine 5,1V-Z-Diode leitet schon lange unter 5,1V. > es wird eine Akkuspannung ausgelesen. Dann ist es ungünstig, den Spannungsteiler allzu niederohmig auszulegen. Denn sonst entlädt die Überwachung den Akku unnötig schnell. Wenn man sie aber hochohmig auslegt, dann merkt man den "Knick" der Z-Diode noch mehr. Siehe dazu z.B. die Kennlinien im Beitrag "Re: Scart Pin8 als Mikrocontroller Eingang" > Und auch hätte man ja keine direkte Garantie, dass der Pin vor einer > erhöhten Spannung geschützt wird. Wenn da ein Kondesator am Pin ist UND davor ein Serienwiderstand, dann hilft das schonmal ganz gut gegen elektrostatische Entladungen. > Der AD-Wandler muss ja per Definition sehr hochohmig sein, damit würde > das meiste an Spannung ja über ihn abfallen. Wieso sollte man raten, wenn es Datenblätter gibt?
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22022022 schrieb: > einigen Mega-Ohm vor die AD-Eingänge des Mikrocontrollers Wie meinst du "VOR" ? Parallel oder Serie-schaltung ? Wenn Parallel koennte es sein fuer die Sitation das kein Akku angeschlossen ist, damit der eingang dann nicht floating ist. Wenn Serie, da wird oft ein kleineren widerstand (zB 10k). Wenn die eingangsspannung im normalen bereicht liegt, OK. Wenn spannung zu hoch, wird durch der clamping-diode abgeblockt. Der clamping-diode ist bei die meiste processor-eingaenge aingebaut. Patrick aus die Niederlaende
22022022 schrieb: > Ich habe mich schon immer gefragt, was er damit bewirken will. > Als ich ihn mal gefragt habe, da meinte er auf diese Weise einen > "Überspannungsschutz" zu erstellen. Im Prinzip in Ordnung, weil der uC-Eingang ja die Spannung durch Dioden nach GND und VCC begrenzt und der Widerstand dann bis zu recht hohen Spannungen den Strom durch die Dioden auf das zulässige begrenzt. ABER: der Widerstand darf nur einen Maximalwert haben, siehe Datenblatt des uC, beim AVR z.B. 10k, was mit den 40mA für die Dioden bis 400V reicht, aber nicht für Kilovolt bei ESD. UND: die bis zu 40mA in VCC müssen auch irgendwohin fliessen, einen Verbraucher, sonst erhöht sich VCC und es zerreisst die Bauteile. Wenn die Schaltung keine 40mA zieht, also eine 5V6 Z-Diode zwischen GND und VCC schalten. 22022022 schrieb: > Wäre es nicht viel einfacher einen Spannungsteiler zu nehmen und > parallel zum "unteren" Widerstand eine Z-Diode zu schalten Z-Dioden mit weniger als 5V6 sind schlecht, eine 4V7 Z-Diode beeinflusst die Analogspannung schon ab 4V oder weniger. Also nicht gut. Die 'clamping Dioden' nach VCC und GND sind besser, vor allem wenn man welche mit geringem Leckstrom nimmt wie BAV199.
Lothar M. schrieb: > 22022022 schrieb: >> Ein Arbeitskollege von mir setzt immer Widerstände im Bereich von >> einigen Mega-Ohm vor die AD-Eingänge des Mikrocontrollers. > Angesichts des Leckstroms des µC-Eingangs ist das eine schlechte Idee. > Und hoffentlich baut er auch den dann unbedingt nötigen Kondensator > zwischen den ADC-Pin und GND. Das habe ich mir auch gedacht. Beim Sample and Hold wird ja kurz ein kleiner Kondensator aufgeladen, der dann von der Außenwelt abgeschnitten wird. Wenn durch einen hohen Widerstand der Strom so sehr begrenzt wird, dann kann der kleine Kondensator im AD-Wandler ja nicht aufgeladen werden. In diesem Fall leidet ja die Genauigkeit des AD-Wandlers. Einen Kondensator hat mein Arbeitskollege nicht vorgesehen. Lothar M. schrieb: >> und parallel zum "unteren" Widerstand eine Z-Diode zu schalten. > Angesichts des UI-Verlaufs der Z-Diode ist das auch eine ganz schlechte > Idee. Denn eine 5,1V-Z-Diode leitet schon lange unter 5,1V. Es muss ja nicht 1000% Genau sein. Wenn man einen Spannungsteiler einbaut, sodass die Akkuspannung auf den Bereich von 0V bis 2,5V abgebildet wird, dann würde eine 3V3 in diesem Bereich noch nicht nennenswert leiten. Oder liege ich da falsch? Ich meine es wird die Spannung von 2 AAA Batterien gemessen. Eigentlich ist es egal, ob der Controller die Spannung zu 2,1V oder 2,2V berechnet. Lothar M. schrieb: >> es wird eine Akkuspannung ausgelesen. > Dann ist es ungünstig, den Spannungsteiler allzu niederohmig auszulegen. > Denn sonst entlädt die Überwachung den Akku unnötig schnell. Wenn man > sie aber hochohmig auslegt, dann merkt man den "Knick" der Z-Diode noch > mehr. Siehe dazu z.B. die Kennlinien im > Beitrag "Re: Scart Pin8 als Mikrocontroller Eingang" Wird beachtet. Lothar M. schrieb: >> Der AD-Wandler muss ja per Definition sehr hochohmig sein, damit würde >> das meiste an Spannung ja über ihn abfallen. > Wieso sollte man raten, wenn es Datenblätter gibt? Leider finde ich darüber keine genaue Angabe im Datenblatt. Patrick C. schrieb: > Wie meinst du "VOR" ? Parallel oder Serie-schaltung ? Wenn Parallel > koennte es sein fuer die Sitation das kein Akku angeschlossen ist, damit > der eingang dann nicht floating ist. In Serie: Also Pin - R - Vcc Patrick C. schrieb: > Wenn Parallel > koennte es sein fuer die Sitation das kein Akku angeschlossen ist, damit > der eingang dann nicht floating ist. Als "Pull Down" macht es keinen Sinn, da der MCU nicht wandelt wenn keine Batterie drin ist. Patrick C. schrieb: > Der clamping-diode ist bei die meiste processor-eingaenge aingebaut. Das ist mir neu, aber man lernt immer dazu. Ich gucke gleich nochmal durchs Datenblatt. MaWin schrieb: > UND: die bis zu 40mA in VCC müssen auch irgendwohin fliessen, einen > Verbraucher, sonst erhöht sich VCC und es zerreisst die Bauteile. Wenn > die Schaltung keine 40mA zieht, also eine 5V6 Z-Diode zwischen GND und > VCC schalten. Kannst du das nocheinmal etwas genauer erklären. Ich habe das noch nicht so recht verstanden.
22022022 schrieb: > Wenn durch einen hohen Widerstand der Strom so sehr begrenzt wird, dann > kann der kleine Kondensator im AD-Wandler ja nicht aufgeladen werden. Oder eben nicht weit genug. > In diesem Fall leidet ja die Genauigkeit des AD-Wandlers. Es ist nicht mal unbedingt, dass die Genauigkeit leidet, denn wenn nur dieser eine ADC-Kanal verwendet wird, dann geht das sogar recht problemlos. Der eigentliche seltsame Effekt tritt auf, wenn nebenher andere Kanaäle gewandelt werden, denn dann werden Messwerte "Verschleppt" und der zuvor gemessene AD-Pin hat Einfluss auf diesen hochohmigen AD-Pin. Einfach mal ausprobieren: einen Spannungsteiler mit 1M und 1M an "ADC1" und ein Poti mit 1k an "ADC2", dann abwechselnd wandeln, am Poti drehen und den Wert vom "ADC1" anschauen... > Einen Kondensator hat mein Arbeitskollege nicht vorgesehen. Dann soll er den vorsehen. 10nF reichen da schon, denn der interne S&H Kondensator hat Werte im Bereich um 10pF und es reicht für 10 Bit Genauigkeit aus, wenn der externe Pufferkondensator 1000x größer ist. Aber "ganz ohne" ist Murks. 22022022 schrieb: > Patrick C. schrieb: >> Der clamping-diode ist bei die meiste processor-eingaenge aingebaut. > Das ist mir neu, aber man lernt immer dazu. Es gibt für AVR-µC sogar eine Appnote AVR182 von Atmel dazu, die diese Diode zum Messen des Netz-Nulldurchgangs verwendet. Aber tatsächlich muss man bei jedem ADC für jeden Pin extra schauen. > MaWin schrieb: >> UND: die bis zu 40mA in VCC müssen auch irgendwohin fliessen, einen >> Verbraucher, sonst erhöht sich VCC und es zerreisst die Bauteile. Wenn >> die Schaltung keine 40mA zieht, also eine 5V6 Z-Diode zwischen GND und >> VCC schalten. > > Kannst du das nocheinmal etwas genauer erklären. > Ich habe das noch nicht so recht verstanden. Wenn du aus 12V 40mA in eine Klemmdiode (intern oder extern) einspeist und die die 40mA auf die 5V-Schiene gibt, dann brauchst du auf dieser 5V-Schiene einen Verbraucher, der mindestens 40mA "braucht". Wenn nur der µC 10mA "abnimmt", dann wohin mit den "übrigen" 30mA? Richtig: die suchen sich irgendeinen Weg nach GND (Stichwort Stromkreis) und dazu heben sie die 5V so weit an, bis dieser Weg gefunden ist. Und hier musst du diese 5V im Zweifelsfall mit einer 5V6 Z-Diode vor zu weitem Ansteigen schützen. Diese Z-diode übernimmt dann die "übrigen" 30mA und begrenzt die 5V auf unter 6V. Das dürften die meisten Bauteile überleben.
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Lothar M. schrieb: > 22022022 schrieb: >> Wenn durch einen hohen Widerstand der Strom so sehr begrenzt wird, dann >> kann der kleine Kondensator im AD-Wandler ja nicht aufgeladen werden. > Oder eben nicht weit genug. >> In diesem Fall leidet ja die Genauigkeit des AD-Wandlers. > Es ist nicht mal unbedingt, dass die Genauigkeit leidet, denn wenn nur > dieser eine ADC-Kanal verwendet wird, dann geht das sogar recht > problemlos. > Der eigentliche seltsame Effekt tritt auf, wenn nebenher andere Kanaäle > gewandelt werden, denn dann werden Messwerte "Verschleppt" und der zuvor > gemessene AD-Pin hat Einfluss auf diesen hochohmigen AD-Pin. Einfach mal > ausprobieren: einen Spannungsteiler mit 1M und 1M an "ADC1" und ein Poti > mit 1k an "ADC2", dann abwechselnd wandeln, am Poti drehen und den Wert > vom "ADC1" anschauen... Probiere ich mal aus! Lothar M. schrieb: >> Einen Kondensator hat mein Arbeitskollege nicht vorgesehen. > Dann soll er den vorsehen. 10nF reichen da schon, denn der interne S&H > Kondensator hat Werte im Bereich um 10pF und es reicht für 10 Bit > Genauigkeit aus, wenn der externe Pufferkondensator 1000x größer ist. > Aber "ganz ohne" ist Murks. Macht Sinn! Lothar M. schrieb: > 22022022 schrieb: >> Patrick C. schrieb: >>> Der clamping-diode ist bei die meiste processor-eingaenge aingebaut. >> Das ist mir neu, aber man lernt immer dazu. > Es gibt für AVR-µC sogar eine Appnote AVR182 von Atmel dazu, die diese > Diode zum Messen des Netz-Nulldurchgangs verwendet. Aber tatsächlich > muss man bei jedem ADC für jeden Pin extra schauen. Hab gerade nochmal im Datenblatt geschaut, konnte aber nichts genaues finden. Benutze einen Controller der dsPic33 Serie. Ich gucke nochmal nach, wenn ich mehr Zeit habe. Lothar M. schrieb: >> MaWin schrieb: >>> UND: die bis zu 40mA in VCC müssen auch irgendwohin fliessen, einen >>> Verbraucher, sonst erhöht sich VCC und es zerreisst die Bauteile. Wenn >>> die Schaltung keine 40mA zieht, also eine 5V6 Z-Diode zwischen GND und >>> VCC schalten. >> >> Kannst du das nocheinmal etwas genauer erklären. >> Ich habe das noch nicht so recht verstanden. > Wenn du aus 12V 40mA in eine Klemmdiode (intern oder extern) einspeist > und die die 40mA auf die 5V-Schiene gibt, dann brauchst du auf dieser > 5V-Schiene einen Verbraucher, der mindestens 40mA "braucht". Wenn nur > der µC 10mA "abnimmt", dann wohin mit den "übrigen" 30mA? Richtig: die > suchen sich irgendeinen Weg nach GND (Stichwort Stromkreis) und dazu > heben sie die 5V so weit an, bis dieser Weg gefunden ist. > Und hier musst du diese 5V im Zweifelsfall mit einer 5V6 Z-Diode vor zu > weitem Ansteigen schützen. Diese Z-diode übernimmt dann die "übrigen" > 30mA und begrenzt die 5V auf unter 6V. Das dürften die meisten Bauteile > überleben. Okay! Klasse! Habe ich heute wieder etwas dazu gelernt! :)
22022022 schrieb: > Benutze einen Controller der dsPic33 Serie. Im Zweifelsfall mach die Klemmdioden extern hin. Es sollten "low leakage" Dioden sein. Die angesprochene BAV199 hat 2 Dioden im SOT-Gehäuse, von denen eine nach GND und die andere nach VCC geführt wird. > Klasse! Habe ich heute wieder etwas dazu gelernt! :) Da gibts auch noch ein paar Sätze zum Thema: https://www.analog.com/en/technical-articles/protecting-adc-inputs.html
22022022 schrieb: > Hab gerade nochmal im Datenblatt geschaut, konnte aber nichts genaues > finden. > Benutze einen Controller der dsPic33 Serie. http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70210a.pdf (28.11 DESIGN TIPS) "Often the source impedance of the analog signal is high (greater than 10 kΩ), so the current drawn from the source to charge the sample capacitor can affect accuracy. If the input signal does not change too quickly, put a 0.1 μF capacitor on the analog input. This capacitor charges to the analog voltage being sampled and supplies the instantaneous current needed to charge the 4.4 pF internal holding capacitor"
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