Защита аналогового входа МК (5 Вольт)

[Alexeyslav]

Точность никак не изменится, вырастет уровень шума слегка. А стабилитрон.... точностью +-лапоть, так ещё и ТКН у него конский, о каких измерениях точнее 5% может идти речь? Если надо измерять сопротивление, обратите внимание на потенциометрические измерения при помощи АЦП, не зависящие от величины опорного напряжения - главное чтобы оно было одинаковым для двух плеч.

[Реклама]

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

[Электронвольт]

27 минут назад, Alexeyslav сказал:

Точность никак не изменится

В корне не верно. Разделите свои 2,5В на 1024 (восьми-битное преобразование). И посмотрите какой шаг измерений получится...  Сможет ли АЦП адекватно считывать такие незначительные изменения сигнала? Ответ: НЕТ.

27 минут назад, Alexeyslav сказал:

не зависящие от величины опорного напряжения - главное чтобы оно было одинаковым для двух плеч.

Вам нужно изучить принцип работы АЦП.  Опорное напр. определяет диапазон в котором работает (измеряет) АЦП.

 

Изменено 20 мая, 2021 пользователем Электронвольт

[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

[Электронвольт]

30 минут назад, Alexeyslav сказал:

А стабилитрон.... точностью +-лапоть, так ещё и ТКН у него конский, о каких измерениях точнее 5% может идти речь?

Спорить не буду, нужно по даташиту смотреть. Если будут измеряться напр. до 50 и более Вольт, то погрешность 5% будет значительной.

[Реклама]

Особенности хранения литиевых аккумуляторов и батареек

Потеря емкости аккумулятора напрямую зависит от условий хранения и эксплуатации. При неправильном хранении даже самый лучший литиевый источник тока с превосходными характеристиками может не оправдать ожиданий. Технология, основанная на рекомендациях таких известных производителей литиевых источников тока, как компании FANSO и EVE Energy, поможет организовать правильный процесс хранения батареек и аккумуляторов. Подробнее>>

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

[IMXO]

22.09.2020 в 19:28, Alexeyslav сказал:

это в принципе неверное понимание сути. Откуда берется 0.5 вольт? защитные диоды. это падение на них при максимальном допустимом токе, который еще не приводит к тиристорному защелкиванию.

это верное понимание сути
полная схема  с учетом входных цепей АЦП МК

Скрытый текст

ток через защитные диоды МК от напряжения на входе

Скрытый текст

погрешность вносимая стабилитроном

Скрытый текст

как видите из-за низкого импеданса делителя стабилитрон вносит погрешность только после 48в , и на приделе измерения 50в составит 10% при этом надо понимать, что ТС строит показометр напряжения в авто где оное обычно не более 28.5в и погрешность вносимая стабилитроном менее 0,5%.
мало того, погрешность 10% может быть легко нивелирована, на схеме я привел делитель 10:1, если делитель поставить 11:1 погрешность будет нивелирована до менее 1%

ЗЫ а те танцы с бубном о которых вы пишите начинаются тогда когда разраб не учитывает входные цепи АЦП и лепит делитель с высоким выходным импедансом, и там таки да стабилитрон добавленный в схему вносить существенную погрешность уже на половине измеряемого диапазона.
 

[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

[Электронвольт]

2 минуты назад, IMXO сказал:

лепит делитель с высоким выходным импедансом

Надо учитывать. Для AVR как помню не более 10кОм импеданс источника должен быть. Про защитные (внутренние) диоды писали, находил когда-то инфу о их предельном токе 0,5мА!!! Они скорее от "статики" рассчитаны. Возможно в разных МС могут быть на разный ток, не проверял.

[IMXO]

1 час назад, Электронвольт сказал:

находил когда-то инфу о их предельном токе 0,5мА!!!

это не так.  максимально рекомендованный при включенном питании +/-1мА (апнот AVR182: Zero Cross Detector), при выключенном +/-5мА,  максимальный ток самих диодов +/-30мА

Скрытый текст

 

[Alexeyslav]

2 часа назад, Электронвольт сказал:

Разделите свои 2,5В на 1024 (восьми-битное преобразование). И посмотрите какой шаг измерений получится...

О боги... сколько заблуждений разом. разрядность АЦП не зависит от величины опорного напряжения. 1024 - это таки 10 бит АЦП а не 8.

 

2 часа назад, Электронвольт сказал:

Вам нужно изучить принцип работы АЦП.  Опорное напр. определяет диапазон в котором работает (измеряет) АЦП.

Так я вам и предлагаю способ измерения сопротивления, при котором результат не зависит от опорного напряжения. Так делают в частности для считывания положения потенциометра когда он же запитывается от опорного напряжения АЦП и даже если оно будет гулять код выданный АЦП гулять не будет. Если вам надо измерять напряжение, то без стабильной опоры не обойтись. И если вам надо все 10 бит, не обойтись ещё и без грамотной разводки и правильного режима измерения - во время работы АЦП контроллер должен спать. Но для целей измерения бортсети нам не нужно каждое измерение со скоростью 10Кс/С шум можно нивелировать при помощи усреднения по методу подвижного окна, к примеру на 32 значения.

1 час назад, Электронвольт сказал:

Для AVR как помню не более 10кОм импеданс источника должен быть.

Это при условии что необходима погрешность менее 1МР, для 8 бит, когда мы 2 младших разряда отбрасываем требования менее жёсткие.

 

1 час назад, IMXO сказал:

это верное понимание сути
полная схема  с учетом входных цепей АЦП МК

И всё-таки неверное. Напряжение на диодах появляется в следствие протекания тока, а не наоборот. Просто это типичное напряжение на диоде при 20 градусах цельсия и токе в 1мА. А теперь берём, греем чип скажем до рабочих +70, и что имеем? 0.3В вместо 0.5 и если по прежнему будем рассчитывать на 0.5В и пытаться тулить туда 0.5В превысим максимальный ток и диод МОЖЕТ защелкнуться. Поэтому нет, никаких 0.5В первичный - это ток, а напряжение какое получится и ещё зависит от температуры. Отвыкайте принимать за константу 0.5В для диода, это далеко не так.

1 час назад, IMXO сказал:

из-за низкого импеданса делителя стабилитрон вносит погрешность только после 48в

А теперь то же самое сделайте с реальным стабилитроном, а не его идеальной моделью. Я тоже думал, чё ему будет, а на 2 вольтах уже конская погрешность. Правда, сопротивление 20К.
А симуляторы всё красивенько показывают.... конечно, в них забита идеальная упрощённая модель стабилитрона.

[IMXO]

54 минуты назад, Alexeyslav сказал:

разрядность АЦП не зависит от величины опорного напряжения.

ЗАВИСИТ!!! 

55 минут назад, Alexeyslav сказал:

а на 2 вольтах уже конская погрешность. Правда, сопротивление 20К.

она потому и конская...

[IMXO]

1 час назад, Alexeyslav сказал:

А симуляторы всё красивенько показывают.... конечно, в них забита идеальная упрощённая модель стабилитрона.

вы просто не умеете их готовить...

Скрытый текст

 

1 час назад, Alexeyslav сказал:

Поэтому нет, никаких 0.5В первичный - это ток, а напряжение какое получится и ещё зависит от температуры. Отвыкайте принимать за константу 0.5В для диода, это далеко не так.

если не понимаете УГО и что изображено на картинко, объясню,  вместо защитных диодов чипа поставлены Шоттки уже с падением напряжения 0,3в, и как видите на эпюрах ток  не превышает 4мкА при длительно разрешенных  500мкА.

[Ser8191]

Итак, мне оставлять стабилитрон? 

[Электронвольт]

7 часов назад, Alexeyslav сказал:

1024 - это таки 10 бит АЦП а не 8.

Виноват. Спасибо что заметили, ночью голова не соображала (или я тупеть стал ).

6 часов назад, IMXO сказал:

7 часов назад, Alexeyslav сказал:

разрядность АЦП не зависит от величины опорного напряжения.

ЗАВИСИТ!!! 

Нет, не зависит. Опорное определяет величину "шага" измерения.

[IMXO]

43 минуты назад, Электронвольт сказал:

Опорное определяет величину "шага" измерения.

ну-ну... попробуйте поставить Vref поставить 1в и получить 10разрядов...

[Электронвольт]

@IMXO Там программно можно определять (уменьшать) количество разрядов.

[IMXO]

приплыли... причем здесь программное уменьшение разрядов? речь об уменьшении разрядности из-за уменьшения опорного напряжения.  в первых ДШ был параметр "Абсолютный минимум для получения разрядности 10бит"
 

Скрытый текст

в последствии в маркетинговых целях замененный на расплывчатое "Абсолютный минимум для получения точности в  1МЗР (младший значащий разряд)"

Скрытый текст

 

[Ser8191]

Стабилитрон или светодиод?

 

Цитата

  

20.05.2021 в 18:23, Ser8191 сказал:

Резисторный делитель R1 R2 всегда присутствует.

МК вычисляет номинал резистора R3 по формуле на картинке.

Схема со светодиодом будет выглядеть так?

 

 

 

Изменено 21 мая, 2021 пользователем Ser8191

[my504]

21.05.2021 в 00:57, Электронвольт сказал:

Вход АЦП контроллера нужно зашунтировать от помех и пульсаций конденсатором на "общий". Ёмкостью от 0,1 до 5мкФ с низким Vloss.

Верный способ потерять точность. Максимально допустимое значение емкости на входе АЦП составляет порядка 1000 пФ. Если есть необходимость сузить полосу сигнала на входе АЦП (потребный антиалиасинг) или аппаратно фильтровать помехи, то между фильтром и входом АЦП нужно ставить повторитель.

Проблема с большой емкостью состоит в том, что УВХ в зависимости от входного напряжения генерирует значительные иголки тока заряда конденсатора УВХ. При большой внешней емкости эти иголки тока будут интегрированы и вызовут смещение напряжения на входе АЦП. Погрешность при этом будет равна нулю только точно в середине динамического диапазона АЦП. На краях диапазона погрешность составит порядка 20...30 мзр с положительным знаком для нижней части диапазона и с отрицательным для верхней.

[Электронвольт]

9 часов назад, my504 сказал:

Проблема с большой емкостью

При импедансе источника менее 10кОм емкость до 5мкФ не должна оказать значительного влияния. Но вы тоже правы, можно программно решать обработку помех.

[Электронвольт]

17 часов назад, Ser8191 сказал:

Стабилитрон или светодиод?

Я бы стабилитрон поставил в цепь питания МК. А вход АЦП зашунтировал диодами Шоттки к (+) и (-).

[my504]

1 час назад, Электронвольт сказал:

При импедансе источника менее 10кОм емкость до 5мкФ не должна оказать значительного влияния. 

Можете доказать математически? )))

Входной импеданс АЦП в момент захвата сигнала определяется сопротивлением открытого ключа. То есть порядка  1...10 кОм. Этот импеданс и определит величину тока заряда УВХ.

Собственно, я привел реальные величины из своей практики, а равно подтвержденные многочисленными аппнотами на эту тему. Блокировать вход УВХ емкостями много больше 1 нФ - безграмотно.

Фильтрация помех после АЦП ограничена зонами Найквиста, то есть ПО ЛЮБОМУ требует антиалиасинга. Если антиалиасинг приводит нас к конденсатору заметно более нанофарады, придется ставить повторитель и учитывать дропаут ОУ внизу и вверху диапазона АЦП.

1 час назад, Электронвольт сказал:

Я бы ... вход АЦП зашунтировал диодами Шоттки к (+) и (-).

Потребуется также между входом АЦП и диодной растяжкой поставить резистор, который ограничит ток через паразитные диоды КМОПа на входе МК. Иначе ток через внешнюю и внутреннюю растяжки может быть в самом причудливом соотношении.

[Электронвольт]

25 минут назад, my504 сказал:

Входной импеданс АЦП в момент захвата сигнала определяется сопротивлением открытого ключа. То есть порядка  1...10 кОм. Этот импеданс и определит величину тока заряда УВХ.

Ну если вход АЦП будет иметь не постоянное входное сопротивление, тогда конечно нужно это учитывать. Я не изучал всех нюансов входа АЦП.

[my504]

20 минут назад, Электронвольт сказал:

Я не изучал 

Это поправимо.

Принцип работы современных SAR ADC (АЦП последовательных приближений) основан на емкостном ЦАПе дробящим заряд при балансировке. То есть при завершении балансировки заряд близок к нулю, а его остаток принудительно разряжают. Основы работы достаточно кратко и понятно описаны во всех даташитах SAR ADC Analog devices. Например: 

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7988-1_7988-5.pdf   , начиная с 15-ой страницы.

Про особенности большой емкости на входе можете почитать тут:

http://we.easyelectronics.ru/STM32/demony-v-acp-stm32.html

[Ser8191]

2 часа назад, Электронвольт сказал:

Я бы стабилитрон поставил в цепь питания МК. А вход АЦП зашунтировал диодами Шоттки к (+) и (-).

На каждый вход мультиплексора по два диода что-то многовато места получается

[my504]

8 минут назад, Ser8191 сказал:

что-то многовато места

Есть готовые сборки типа https://static.chipdip.ru/lib/805/DOC005805879.pdf

[Ser8191]

BAT54S

Перед аналоговым входом, от мультиплексора, нужен резистор?

[IMXO]

после резистора нужен мультиплексор? вы вообще что там изобретаете?