ATmega8 i pomiary napięć.

[jacynka84]

Witam.

Mam prosty woltomierz na ATmega8 i powstają problemy:
Mam zabezpieczenie odwrotnego podłączenia napięcia badanego na tranzystorze
IRF520 ale przecierz jak wpakuje mu te dajmy na to nawet 300V w dren to sie nie spali pomimo że napięcia nie będzie na żadnym innym pinie , przebije go czy nie? ile trzeba voltów aby go przebiło napięcie?? Czy dioda zenera 5V przy ADC umożliwi pomiar małych napięć jak 0.1V? Jak mam w ogóle zrobić samo mierzenie? chodzi o części - rezystory kondensatory i dzielniki napięcia np . 1/10 i 1/100 aby pomiar był "nieskrzywiony"??
obecnie mam taki problem że badam wolty i zaniża o jakieś 0.2V -0.5V i więcej,
nieregularnie. bo gdyby było regularnie to bym to naprawił w programie. teraz mam zwykły prosty drut prosto do ADC ,oraz program w Bascom na standardowe wykorzystanie GetADC i podziałka oczywiście,aby pokazywał w Voltach . Zasilanie całego układu jest na 5.1V .

[MDz]

Mam zabezpieczenie odwrotnego podłączenia napięcia badanego na tranzystorze
IRF520

Możesz narysować jak wygląda to zabezpieczenie? Bo jeżeli tak jak myślę to znaczy ze wygląda źle

Jak wpakuje mu te dajmy na to nawet 300V w dren

Kłania się karta katalogowa:
http://alfa.iele.polsl.gliwice.pl/eleno ... irf520.pdf

V(BR)DSS = 100V. Czyli po przekroczeniu tego napięcia przyłożonego pomiędzy dren a źródło (wyłączonego! tzn. Vgs=0 ) tranzystora ma prawo zacząć płynąć prąd drenu (kryterium pomiaru: Id > 250uA) na skutek lawinowego powielania nośników w kanale.

Jednocześnie musisz spełnić warunki określone w "Absolute Maximum Ratings". A wśród nich znajdziesz m.in:
Vgs < +/-20V

Spójrz na swój układ i zastanów się czy je spełniasz.

to sie nie spali pomimo że napięcia nie będzie na żadnym innym pinie

A tego to już nie rozumiem. Możesz podkręcic jasność?

Czy dioda zenera 5V przy ADC umożliwi pomiar małych napięć jak 0.1V?

Jak ma być włączona ta dioda? Pomiędzy wejście a masę?

Diody Zenera zwykle są oględnie mówiąc diodami dalekimi od ideału.
Po pierwsze: Napięcie przebicia osiągają dopiero po przekroczeniu kolana ch-ki czyli wstecznego prądu np. 1 mA. Ale prąd wsteczny płynie również poniżej kolana tzn. przy napięciach niższych niż Vz. Wprawdzie znacznie mniejszy, jednak nawet parę uA upływu obciązającego wysokoimpedancyjne źródło sygnału może zniweczyć dokładność pomiaru.

Po drugie: Standardowe diody Zenera mają spory rozrzut napięć przebicia. (np. selekcja "C" = 5%). Wystarczająco duży, żeby wyskoczyć poza dopuszczalny zakres napięć wejściowych portu uC. Dlatego ostatni stopień zabezpieczeń musisz odnieść do masy i napięcia zasilania uC.

Jak mam w ogóle zrobić samo mierzenie? chodzi o części - rezystory kondensatory i dzielniki napięcia np . 1/10 i 1/100 aby pomiar był "nieskrzywiony"??

Ok. Zaczynamy ab ovo:




1) Musisz zabezpieczyć uC przed przyłożeniem zbyt wysokiego napięcia wejściowego. Zarówno dodatniego jak i ujemnego.

AFAIR karta katalogowa ATMega8 podaje, że dopuszczalne napięcie na dowolnym porcie nie może przekraczać -0.3V od dołu i Vcc+0.3V od góry. Ew. określa się maksymalny prąd (zwykle jakieś 10..20mA) jaki można wtłoczyć we wbudowane diody zapezpieczające na liniach portu. Co z grubsza na jedno wychodzi.

Dlatego to co przychodzi na wejście trzeba przepuścić przez szeregowy rezystor ograniczający prąd (R1) obciąć za pomocą diod Schottkyego (podwójna D1) odniesionych do masy i zasilania. Załóżmy, że w naszym układzie, w punkcie ADC przyłożysz 300V. Przez R1 i jedną z diod D1 popłynie nie wiecej niż 30mA a napięcie we wspólnym węźle diod nie przekroczy -0.5V... Vcc+0.5V. Zatem przez R2 i diody zabezpieczające w strukturze uC popłyną jakieś ułamki mA, niegrożne dla uC. Nawet gdybyś jako D1 dał zwykłe diody p-n (Vf=0.7V) to i tak prąd płynący przez R2 byłby wystarczająco mały, żeby nie uszkodzić portu. A diody p-n (choćby 1N4148) będą miały mniejszy prąd wsteczny wnoszący swój udział do błedów pomiaru.

Oczywiście R1 będzie się grzał, może nawet pójdzie z dymem, ale osłoni delikatną elektronikę w następnym stopniu. Osłoni - o ile nie _przebije_ na skutek zbyt wysokiego napięcia. Stąd R1 musi mieć rozsądnie wysokie napięcie znamionowe, lub być złożony z kilku oporników szeregowo.

Zwróc uwagę, że zasilacz i reszta podłączonego obciążenia musi umieć zaabsorbować te 30mA _wpływające_ do Vcc. Jeżeli nie zdoła tego zrobić (np przez zmniejszanie prądu dostarczanego przez stabilizator) to Vcc pójdzie niebezpiecznie w górę. Takiemu zagrożeniu ma przeciwdziałać dioda Zenera D2 przejmująca na siebie nadmiar pradu zasilania.

2) ATMega narzuca pewne wymagania na maksymalna rezystancję źródła napięcia mierzonego za pomocą ADC. Jeżeli ta rezystancja jest zbyt duża to nie zdąży się naładować wewnętrzny kondensator pamiętający w przetworniku co zafałszuje pomiar. Nie pamiętam konkretnych wartości, ale AFAIR 10kohm leży gdzieś blisko górnej granicy.

Woltomierz powinien mieć możliwie dużą rezystancję wejsciową. Bazarowe mierniczki na ICL7106 na zakresach korzystających z dzielników, mają typowo po 10Mohm. Ale dzielnik o Rwe=10Mohm i jednocześnie Rwy=10kohm musiałby miec podział nie mniejszy niż 1:1000. A Ty zapewne potrzebujesz przede wszystkim 1:10 i 1:100. Stąd wniosek, ze postawione przez ATMega wymaganie tak małej rezystancji źródła (10k) uniemożliwia bezpośrednie podłączenie ADC do dzielnika.

Musisz po drodze wstawić wtórnik napięciowy o b. dużej impedancji wejściowej i znikomej impedancji wyjściowej. Np. na (połówce) wzmacniacza TLC272 (U2A) , który to wzmacniacz:
- można zasilać pojedynczym napięciem Vcc=5V,
- jego zakres napięć wejściowych i wyjściowych sięga do poziomu masy co w naszym przypadku jest bardzo pożadane,
- ma wejściowe napięcie niezrównoważenia typwo <1mV czyli poniżej rozdzielczości naszego ADC.
- a do tego jest nabywalny i kosztuje jakieś grosze

Przy zasilaniu Vcc=5V masz gwarantowane max napięcie wyjsciowe wzmacniacza Uo>3V co w zupełności wystarczy żeby wykorzystać cały zakres przetwornika z wewnętrznym napięciem odniesienia Vref=2.56V

Wzmacniacz operacyjny tak samo wymaga ochrony przed przepięciami, zatem zachowujesz przed nim cały układ zabezpieczający (R1, D1, R2)

Wstawienie wtórnika ma jeszcze jedną zaletę - dzięki dużej impedancji wejściowej praktycznie nie obciążasz dzielnika wejściowego a tym samym eliminujesz jedno ze źródeł wnoszących systematyczny bład do pomiaru. Spójrz na rysunku na przykładowy dzielnik 1:100 i jego równoważny schemat zastępczy. Dzielnik ma rezystnację wyjściową 99k - stanowczo za dużo wobec wymagań ADC. W normalnych warunkach (tzn. bez przepięcia) obie diody D1 będą spolaryzowane zaporowo a przez R1 praktycznie nie płynie prąd więc nie występuje na nim spadek napięcia wnoszący błąd pomiaru.

Zakładam, że na razie mówisz wyłącznie o pomiarze napięcia DC. W przypadku napięć zmiennych, oprócz dodatkowego układu prostownika, trzeba jeszcze wziąć pod uwagę kompensację częstotliwościową dzielników.
Upraszczając: W dzielniku występują nie tylko czyste rezystancje ale również pojemności - tzn. pojemności własne rezystorów, montażowe, wejściowa ADC itd... (O pasożytniczych indukcyjnościach nie wspominam bo nie mają znaczenia w zakresie akustycznym). Bez dołożenia kondensatorów kompensujących, a w miarę wzrostu częstotliwości dzielnik coraz fałszowałby założony współczynnik podziału. Ale to już temat na osobną lekcję

--
MDz

[jacynka84]

O rzesz. taki wykład - napewno sie przyda. dzięki.
Ale oczywiście jest jeszcze jakieś pytanie.
Czy moge zastąpić TLC272 przez LM324??
ma aż 4 operacze dzięki czemu mógłbym jeszcze zrobić na nim Omomierz i amperomierz
oparty o woltomierz (jak to zazwyczaj bywa).
W ogóle nie wiesz gdzie można dostać jakiś schemat miernika np. metex ?
też bym sporo podglądnął.
mniej więcej wiem jak połączyć te rzeczy z twojego schematu ,ale by sie przydalo
abyś mi podpowiedział, ponadto te diody BAR to co to za diody ?jakie wartości?
Jaki rezystor mam zmieniać do innych zakresów?
czy zwykły mostek nie wystarczy do wyprostowania prądu dla VAC ?
wiem że do operaczy trzeba podłączać rezystory tylko jakie?
Napisałem

to sie nie spali pomimo że napięcia nie będzie na żadnym innym pinie

chodzi właśnie o ten IRF520 - czy jak mu wpakuje te 400V na dren , kiedy przecież
na bazie i na emiterze nic nie będzie ,nie przebije go? nie pójdzie 400V w mase?

[ Dodano: 26-10-2006, 16:04 ]
Przejrzałem schemat wewnętrzny operacza LM324 - wydaje mi sie że to obojętne czy zamienimy plusa z minusem przy pomiarach napięcia w wejściach Inverting i Noninverting -
Prawda czy nie ??

[ Dodano: 26-10-2006, 16:36 ]
Czy tak wystarczy?

[MDz]

Czy moge zastąpić TLC272 przez LM324??

A czy bipolarny LM324 gwarantuje, osiągniecie 0V na wyjściu (a dokładniej: poziomu dolnej szyny zasilania)? ZTCP to _prawie_ tak. A jak wiesz "prawie" robi różnicę. Unipolarny TLC274 jest pod tym względem ciut lepszy, a również zawiera 4 opamp-y.

W ogóle nie wiesz gdzie można dostać jakiś schemat miernika np. metex ?

Metexów nie wiedziałem, ale popularne mierniczki klasy "830" na ICL7106 znajdziesz tutaj:
http://www.izmer-tech.narod.ru/multim/multim.html
(tylko bedziesz musiał wykazac się cierpliwością, bo host działa ślamazarnie)

ponadto te diody BAR to co to za diody ?

BAR43: Impulsowe diody Schottkyego w SOT-23. Pojedyncze i podwójne. Równie dobrze możesz użyć BAT43, BAT85, itp... Aby tylko nie jakichś potężnych diod prostowniczych o dużych prądach wstecznych.

Jaki rezystor mam zmieniać do innych zakresów?

Litości! Nie każ mi przepisywać z książki rozdziału na temat prawa Ohma i liczenia dzielników rezystancyjnych.

czy zwykły mostek nie wystarczy do wyprostowania prądu dla VAC ?

Przypomnij sobie ile wynosi spadek napięcia na przewodzącej diodzie krzemowej. Jeżeli będziesz mierzył napięcie rzędu 230Vac to te 1.4V stracone na prostowniku da się z trudem zaliczyć jako błąd pomiaru. Ale niskich napięć rzędu kilku V po prostu nie zmierzysz. Co najwyżej uzyskasz niezbyt miarodajny wskaźnik klasy "JEST/NIE MA".

Przejrzałem schemat wewnętrzny operacza LM324 - wydaje mi sie że to obojętne czy zamienimy plusa z minusem przy pomiarach napięcia w wejściach Inverting i Noninverting

Łolaboga! Chcesz powiedzieć, że nie widzisz różnicy pomiędzy wejściami (+) i (-) wzmacniacza operacyjnego?!
Niestety Forum słabo nadaje się do prowadzenia regularnych wykładów. Bez książki się nie obejdzie. Polecam "Wzmacniacze Operacyjne" P.Góreckiego:
http://www.btc.pl/?id_prod=6308
Naprawdę SĄ WARTE swojej ceny.

chodzi właśnie o ten IRF520 - czy jak mu wpakuje te 400V na dren , kiedy przecież
na bazie i na emiterze nic nie będzie ,nie przebije go? nie pójdzie 400V w mase?

Co to znaczy "nic nie będzie"? Będą podłaczone do masy? Czy mają wisieć w powietrzu?
(BTW: Nie "bazie" i "emiterze" tylko bramce i źródle. To jest mosfet a nie tranzystor bipolarny)

Jeżeli z całego tranzystora podłączysz tylko jedno wyprowadzenie to ani nie przyłożysz do niego napięcia (napięcie = _róznica_ potencjałów), ani nie będzie miał gdzie popłynąć prąd. Więc nic nie przebije. Ale ten tranzystor nie spełni też _żadnej_ pożytecznej roli w układzie (poza dekoracyjną).
Natomiast jeżeli chcesz przyłozyć do jednego z wyprowadzeń IRF520 potencjał 400V a pozostałe wyprowadzenia umasić (czyli ustalić na poziomie 0V) to zwróć baczną uwagę na nisko latające odłamki. Napisałem Ci jakie są katalogowe parametry graniczne dla tego mosfeta. Przeczytałeś?

Czy tak wystarczy? (odwrotna polar.gif)

Tak jak myślałem. Tzn. źle
Sądząc po szacie graficznej obrazek został wycięty z Elektora, choć w oryginale pochodzi chyba z noty aplikacyjnej International Rectifier.

Czy zastanawiałeś się jak działa ten układ zabezpieczający przed odwrotnym podłączeniem baterii?
Przy niskich napięciach zasilania (np. 3V) uzycie w roli zabezpieczenia szeregowej diody prostownicznej (Uf=0.7V) powoduje zbyt duże straty. Stąd pomysł użycia mosfeta mocy załaczanego przy właściwej polaryzacji zasilania i wyłączanego przy niewłaściwej. Takie tranzystory mają rezystnację kanału w stanie włączenia (R_DS(on)) wyrażaną w dziesiatkach miliomów więc spadek napięcia na przewodzącym tranzystorze może być bardzo mały.
Zauważ, że przy poprawnej polaryzacji zasilania tranzystor musi przejść do stanu załączenia. Tzn, że pomiędzy bramkę i źródło trzeba przyłożyć napięcie przekraczające ze sporym marginesem wartość napięcia progowego tranzystora U_T (czyli mniej więcej V_GS(th)). Ile konkretnie - to zależy od parametrów technologicznych tranzystora (beta, U_T) i wymaganego prądu drenu I_D. Niemniej wcale nie jest łatwo znaleźć tranzystory MOS nadające się do załączania znaczących prądów przy napięciach Ugs < 2.5V. Nawet w kategorii LogicLevelMosfet.

Fakt, że we wspomnianym układzie tranzystor pracuje w nietypowym połączeniu, tzn. z zamienionym drenem i źródłem. W stanie załączenia kanał zwiera wbudowaną diodę zwrotną. Przy przeciwnej polaryzacji na spolaryzowanej zaporowo diodzie i wyłączonym kanale odkłada się całe napięcie baterii.

W Twoim przypadku dla napięć wejściowych poniżej 3V ten IRF520 będzie po prostu wyłączony a pozostanie tylko miernej jakości dioda o sporym napięciu przewodzenia.


Zresztą jeżeli przeczytałeś wcześniejszy komentarz na temat zabezpieczeń to powienieneś wiedzieć, że odpowiednia kombinacja diod obcinających i szeregowych rezystancji powinna (w rozsądnym zakresie) chronić przed przepięciami zarówno dodatnimi jak i ujemnymi.

VMet.JPG

Ten rysunek zawiera tyle błędów, że trudno go skomentować.

1) Dlaczego oba końce dzielnika pływają w powietrzu? Jakim napięciem ma być sterowane wejście wzmacniacza?

2) Wzmacniacz pracuje z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego. Podłączenie wejścia (-) do masy daje nam w efekcie mizerny komparator wykrywający znak napięcia wejściowego (Potencjał wejść TL272 może legalnie zejść o paręset mV poniżej poziomu masy, zatem w wąskim zakresie ale komparator ma nawet szanse zadziałać )

3) Czy wiesz jak działa dioda Zenera? Na rysunku włączyłeś ją tak, że przewodząc obetnie napięcie wejściowe ADC do poziomu co najwyżej 0.7V

4) Wyprowadzenie AREF uC zwarłeś do masy. Nie jestem pewien czy można tak zrobić bezkarnie.

Z błędów jakie popełniasz wnioskuję, że masz problemy z podstawowymi pojęciami z zakresu teorii obwodów. Takimi jak: napięcie jako różnica potencjałów, potencjał odniesienia, prawo Ohma (dzielniki, rezystancja wejsciowa i wyjściowa).

Niestety na forum nie da się przepisać podręcznikowych podstaw teorii obwodów. Jedną książkę już Ci poleciłem. Dowiesz się z niej wielu rzeczy - nie tylko na temat W.O. Ale widzę, że w kolejce stoją następne (albo raczej wcześniejsze) pozycje z podstaw elektroniki. Nie wiem czy będzie to "Elektronika łatwiejsza...", "Sztuka Elektroniki..." czy archiwa "Oślej łączki". Niemniej chyba musisz sięgnąć do podstaw, bo bez tego nie da się rozmawiać o poważniejszych projektach. Powodzenia.

--
MDz

[jacynka84]

no niestety słabiutko u mnie z wiedzą .(na razie)
Operacyjny ma mieć napięcie takie jak cały układ - 5V
Końcówki Nie wiszą tylko idą do napięcia badanego. wiem że do masy druga strona dzielnika.
Jak rozwiązać odwrotne podłącznie napięcia badanego ? no bo np 250V raczej wysadzi wszystko w powietrze...

[ Dodano: 06-12-2006, 18:05 ]
Czy tak może być w uproszczeniu ?

[ Dodano: 08-12-2006, 18:42 ]
No to mam problem - Get adc mi nic nie chce zmierzyć!

Kod:

$regfile = "m32def.dat"
$crystal = 4000000

Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.2 , Db5 = Portb.3 , Db6 = Portb.4 , Db7 = Portb.5 , E = Portb.1 , Rs = Portb.0
Config Lcd = 20 * 4

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Internal
Start Adc

Dim Ad2 As Word
Dim Ad3 As Word
Dim Ad4 As Word
Dim Lic0 As Byte

Do

Do
Incr Lic0
Ad2 = Getadc(2)
Ad3 = Getadc(3)
Ad4 = Getadc(4)
Loop Until Lic0 = 10

If Lic0 = 10 Then
Lic0 = 0
End If

Cls
Cursor Off
Locate 1 , 2
Lcd "ADC3 " ; Ad2 ; " " ; Ad3 ; " " ; Ad4

Loop

Do 4pinu adc jest podłączony 5V przez pot 10k
do reszty nic nie jest podłączone.
Kręce tym prkiem No i ciągle pokazuje 1023!