Измерение Отрицательного Напряжения

[Lyt]

есть задача - измерение напряжения в пределах -5...5 вольт, с погрешностью не более 0.05%.

устройство надо спроектировать на базе микроконтроллера (возьму скорее всего stm8). Возникает вопрос, как померить отрицательное напряжение? Очевидно, что надо перейти от заданного диапазона к диапазону 0..10 вольт. Насколько я понял, почитав подобные темы этого можно добиться используя неинвертирующий сумматор на оу, но только при двуполярном питании. Есть ли иные варианты для измерения отрицательного напряжения?

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Vascom]

Может прибавить 5В просто сумматором на резисторах?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Lyt]

ну я додумался до такого варианта

на средней точке будет 3..0 вольт??

но я сильно не уверен)

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Vascom]

Типа того. Промоделируй. И на выходе ещё ОУ в режиме повторения можешь повесить.

[Lyt]

мультисим не хочет моделировать, т.е. на средней точке все та же синусоида что и на нижней

[Vascom]

А всё правильно подключил, заземлил?

[Lyt]

а нет, заработало

[oldmao]

с погрешностью не более 0.05%.

Первый вопрос на засыпку: скольки битный должен быть АЦП? Второй вопрос будет про шумы...

[Lyt]

Первый вопрос на засыпку: скольки битный должен быть АЦП? Второй вопрос будет про шумы

я очень плохой студент, так что не пинайте сильно)

если в оригинале диапазон от -5 до +5 - значит всего 10 вольт, 10*0.05%=0.005В, т.е. 5 милливольт погрешность. следовательно шаг преобразования должен быть не более 5 милливольт. если бы можно было использовать в качестве Vref 10вольт, то хватило бы 11 разрядного ацп.

при использовании резистивного делителя, диапазон уже 0..5 вольт, в качестве Vref используем 5 вольт и из-за сужения диапазона в двое, для восстановления оригинальных значений надо отслеживать изменения в 2.5 милливольта. Опять-таки 11 разрядов хватает. У stm8 12-разрядный ацп, и если учесть что напряжение питания у них максимум вроде бы 3.6 вольта, то придется еще сжимать диапазон и как раз лишний разряд спасет.

Написал сумбурно, но надеюсь поймете и покритикуете.

Насчет шумов ничего не могу сказать)

[oldmao]

12 бит вполне достаточно, если это студенческий проект, а не реальный измерительный прибор. Только для измерения двуполярного напряжения нужно предварительный масштабирующий усилитель, причём его питание не может быть ниже +/- 6 вольт для rail-to-rail ОУ, а для широкораспространённых - не ниже +/- 8 В. Впрочем, поставив на входе делитель напряжения (и сузив тем самым размах до +/- 2,5В) можно обойтись и +/- 5В. Этот же усилитель будет сдвигать уровень, поскольку АЦП работает только с положительным напряжением. Поскольку шаг квантования у нас тогда будет примерно 1 мВ, то для образцового источника Vref (он же будет использоваться не только АЦП, но и для сдвига уровня) будут довольно жёсткие требования по стабильности и шумам. Хотя современным интегральным это по силам.

[Lyt]

а как масштабирующий усилитель обеспечит сдвиг?

сумматор надо ставить, насколько я понимаю.

[Vascom]

Да всё проще. 0.05% это 0.0005, это находится между 1/2¹⁰ и 1/2¹¹, значит нужно как минимум 11 разрядов АЦП.

[Lyt]

Да всё проще. 0.05% это 0.0005, это находится между 1/2¹⁰ и 1/2¹¹, значит нужно как минимум 11 разрядов АЦП.

0.005 для диапазона в 10 вольт

[Vascom]

Не важны тут вольты. Было дано относительное значение в процентах. Тут хоть 10В, хоть 1В, хоть 0.1В, АЦП всё равно нужен как минимум 11 разрядный. Просто с питанием самого АЦП уже будут нюансы.

Обычно конечно берут АЦП, смотря в его даташит диапазон нужный и под этот диапазон усиливают/ослабляют входной сигнал.

[Lyt]

а если использовать вот такую схему неинвертирующего сумматора?

и еще вопрос, как устроено подобное измерение напряжение в самых ширпотребных мультиметрах? там тоже используется сдвиг на оу?

[oldmao]

А как отнесётся измеряемый объект к подаче на него напряжения смещения (через R1R3)?

В мультиметрах используются аналоги КР572ПВ2 (-ПВ5). Их устройство есть в свободном доступе.

[Lyt]

А как отнесётся измеряемый объект к подаче на него напряжения смещения (через R1R3)?

вполне допускаю что не очень хорошо?

какие возможны проблемы?

[Vascom]

Если есть возможность сделать двухполярное питание, то и мудрить со смещением не надо вовсе.

[Lyt]

Если есть возможность сделать двухполярное питание, то и мудрить со смещением не надо вовсе.

схемку, пожалуйста)

[mvkarp]

Lyt, посмотрите в буквари.

Сумматор и вычитатель (Применение прецизионных аналоговых микросхем. Алексеенко А.Г. 1985).pdf

Сумматор комбинированного типа.pdf

Сумматор неинвертирующий.pdf

[Lyt]

посмотрел прикрепленные файлы - схему неинвертирующего сумматора я как раз предложил выше;

так и не понял как сделать без использования смещения

[IMXO]

Первый вопрос на засыпку: скольки битный должен быть АЦП? Второй вопрос будет про шумы

если в оригинале диапазон от -5 до +5 - значит всего 10 вольт, 10*0.05%=0.005В, т.е. 5 милливольт погрешность. следовательно шаг преобразования должен быть не более 5 милливольт. если бы можно было использовать в качестве Vref 10вольт, то хватило бы 11 разрядного ацп.

о.. как мы лихо считаем... , 5мВ для +5в это не погрешность , а дискретность или МЗР(младший значащий разряд) и в вашем случае составляет не 0,05% , а 0,1% от полной шкалы... и к погрешности имеет косвенное отношение , 0,05 это класс прибора....

для 0,05% МЗР=2,5мВ, те это 11разрядный АЦП ,

тк есть отр.значения это уже 12 разрядов,

тк нелинейность АЦП обычно +/- 3..4МЗР , это уже 14 разрядов

о погрешности Vref, усилителей и преобразователях пока не вспоминаем.. а то еще два-три разряда на АЦП придется накинуть...

[Vascom]

Не знаю какие АЦП в МК, но просто уточню: обычные отдельные АЦП имеют интегральную нелинейность 1-2 МЗР.

[Lyt]

тк нелинейность АЦП обычно +/- 3..4МЗР , это уже 14 разрядов

о погрешности Vref, усилителей и преобразователях пока не вспоминаем.. а то еще два-три разряда на АЦП придется накинуть...

т.е. внешний ацп использовать надо?

а что вы можете сказать о приведении интервала -5..5 вольт в 0..5 вольт?

[IMXO]

если АЦП внешний, то предложений с диапазонами +/-5в или +/-2.5в от производителей море...

если хочется извращаться, то выпрямитель + детектор полярности = +1разряд АЦП...