Как защититься от отриц напряжений на входе АЦП меги? Опции

[SlavaCh]

Суть вопроса такова - имеется схеиа управления мотором пост тока, который питается от аккумулятора. При работе устройства происходит как разряд аккумулятора, так и заряд. Задача - мерить токи заряда и разряда, для чего служит шунт R8 на рис. Проблема в том что падение напр на шунте в случае заряда и разряда разнополярное - и с пом. инв. вкл. ОУ я делаю отриц напряжение положительным. Однако требуется чтобы на выходах этих ОУ был ВСЕГДА напряжение положительное, дабы предотвратить выход из строя АЦП меги128.
Подскажите плиз как сделать правильно - я добавил на вых диоды, но падение все равно будет на них отриц, мне думается что это как-то некрасиво.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rezident]

Блин, не ту кнопку нажал. Либо нужно ввести смещение по входу ОУ, либо используйте инструментальный усилитель у которого также имеется смещение в положительную область на величину половины опорного напряжения. Готовые инструментальные усилители есть у BB (TI) типа INA1xx.

[alek_evc]

Перед Д4 и Д5 ставь какой нибудь резистор > 1к. А лучше это:

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yrbis]

у вас на выходе ОУ -идеального источника напряжения - стоит параллельно диод - это не защита, а может и убийство - так как источнику напряжения пофиг на что он нагружен, а если вольтаж слишком большой будет, то мы по вахе диода вынужденно уходим в больший ток аж до пробоя дойти можем - либо диод тока не выдержит, либо операционник....перед диодом резистор ставить надо, а диод брать шотки..

[SlavaCh]

2alek_evc: то есть последовательно - после ОУ - резюк, потом диод и вход ацп?
А в приведенной вами схеме какими резисторами задавать коэфф усиления?
Я так понял что этот вариант схемы для входных положительных значений?

[alek_evc]

Ку=1. Это двуполупериодный выпрямитель. На счет диодов - да, последовательно выхода резистор, потом катод диода потом вход АЦП. Анод диода на "земля". Но напрежение все таки будет достигать -(Vforward_диода). Эсли шотки -0,3V, эсли обычный -0,6V.

[Alexandr]

Можно попробовать вот что: если известен максимум выходного(после операционника) отрицательного сигнала, тогда можно подобрать источник опорного напряжения той же величины, но положителной полярности. Затем просуммировать эти два напряжения с использованием еще одного операционника. Тогда - Ваш максимально возможный отрицательный сигнал для АЦП будет равен 0, а все другие значения напряжений СТРОГО положительными. А введенный нами сдвиг на величину опорного напряжения легко компенсируется программно.

[BVU]

Нда,... Все эти сдвиги по согласованию всегда ограничивают динам. диапазон ОУ, поэтому приходиться иметь для них достаточно не маленькие питающие напряжения (двуполярное). Да и линейность усилителя работающаа на одном плече будет уже не такой как заявлено в паспортных данных.
А почему все забыли о емкостной и гальванической развязке? Там все гораздо проще делается без издевательств над ОУ.

[SlavaCh]

Вообще максимально там получается почти минус 5В, - то есть отр напр питания, это в случае когда идет питание мотора(разряд), там получается ~0,033*20A= -0,66В. верхним ОУ они преобр в +3,3В, а нижним - там коэфф усиления 50, то уходит в ограничение практически всегда(при питании мотора) - к отр. напр питания.
Коэфф усиления там 50 так как ток заряда на порядок меньше разряда(макс падение 0,033*3А= 100мВ).

[SlavaCh]

2BVU - а как, не просвятите?

[Lonesome Wolf]

Суть вопроса такова - имеется схеиа управления мотором пост тока, который питается от аккумулятора. При работе устройства происходит как разряд аккумулятора, так и заряд. Задача - мерить токи заряда и разряда, для чего служит шунт R8 на рис. Проблема в том что падение напр на шунте в случае заряда и разряда разнополярное - и с пом. инв. вкл. ОУ я делаю отриц напряжение положительным. Однако требуется чтобы на выходах этих ОУ был ВСЕГДА напряжение положительное, дабы предотвратить выход из строя АЦП меги128.
Подскажите плиз как сделать правильно - я добавил на вых диоды, но падение все равно будет на них отриц, мне думается что это как-то некрасиво.

Поставьте rail-to-rail операционники с однополярным питанием и не мучайтесь

[SlavaCh]

А сигнал то на входе - разнополярный! эти райлы что, автоматом из отриц. положительное напр сделают?

[Lonesome Wolf]

А сигнал то на входе - разнополярный! эти райлы что, автоматом из отриц. положительное напр сделают?

Вопрос был

Как защититься от отриц напряжений на входе АЦП меги

.

Если Вы поставите не древний LM324, а современный rail-to-rail ОУ с однополярным питанием в Вашу схему не меняя ее (ну может диод на входе защитный прицепить) то Вы получите такую же функциональность, но без отрицательного напряжения на входе АЦП.

[alek_evc]

Еще один вариант:

Эскизы прикрепленных изображений

 

[MALLOY2]

Еще один вариант:

Помоему не удачно, т.к. от температуры будет плавать падение на диодах, и с линейностью могут быть траблы.

Лучший вариант запитать усилители от одного питания и тогда у тибя в принципе не будет отрицательного напряжения.

[_artem_]

Поставь по одному делителью напряжения на двух резисторах по 10 К ка выходам каждого ОУ так что:
- один резистор будет одключен к выходу ОУ
- второй к стабилизированному источнику напряжения
- средняя точка к АЦП микросхемы.

Так как делитель дает уменьшение в два раза (учтешь в программе простым шифтом на одну позицию) и смешение наоряжения , даже при насышении выхода наоряжение будет не меньше чем 0В

Кстати убери Д4 и Д5 - они вредны , даже если в ОУ и есть схема ограничения тока - это короткое замыкание ОУ по выходу. Хоть бы ради уважения к ОУ их через резистор поставил бы .))

[rezident]

Так и не была озвучена требуемая точность измерения. Поэтому не вижу ничего плохого в уменьшении динамического диапазона вдвое, путем введения смещения. ИМХО инструментальный усилитель (вместо обоих ОУ) со сдвигом уровня по выходу сюда сам очень просится. INA118, INA121 к примеру.

[=AK=]

Можно попробовать вот что: если известен максимум выходного(после операционника) отрицательного сигнала, тогда можно подобрать источник опорного напряжения той же величины, но положителной полярности. Затем просуммировать эти два напряжения с использованием еще одного операционника. Тогда - Ваш максимально возможный отрицательный сигнал для АЦП будет равен 0, а все другие значения напряжений СТРОГО положительными. А введенный нами сдвиг на величину опорного напряжения легко компенсируется программно.

Мысль правильная. Однако еще один операционник не нужен, достаточно пары резисторов на входе одного единственного ОУ. И не надо знать максимум входного, достаточно при 0 входного загнать напр. на выходе операционника более-менее ровно посередине диапазона АЦП. Например, если полный диапазон АЦП от 0 до 5В, то при нулевом токе напряжение д.б. +2.5В.



В качестве источника смещения желательно использовать тот же источник, от которого питается АЦП, при этом R2=R3, R4=R5 и в целом погрешностей меньше. Заодно R2 защищает вход ОУ от перегрузок, для более ядреной защиты можно добавить диоды. Надеюсь, всем очевидно, что сопротивление резисторов R2 и R3 д.б. много больше чем R1. Чтобы защитить вход АЦП от перегрузок, желательно ОУ выбрать типа rail-to-rail с питанием от источника питания АЦП, как условно показано на схеме

[SlavaCh]

Немного не понял, подскажите плиз по поводу rail-to-rail -
Если я пославлю такой ОУ и подам питание gnd..+5В то он разве будет воспринимать и усиливать на входе отрицательные сигналы?
Или надо какое-то смещение ко вх сигналу прикладывать?
Ведь rail-to-rail - это вроде просто работа с сигналами на вх и вых от GND до VCC, а у меня получается что вх сигнал может быть менее GND, до -1,5В. А его тоже надо измерить.

[Lonesome Wolf]

Немного не понял, подскажите плиз по поводу rail-to-rail -
Если я пославлю такой ОУ и подам питание gnd..+5В то он разве будет воспринимать и усиливать на входе отрицательные сигналы?
Или надо какое-то смещение ко вх сигналу прикладывать?
Ведь rail-to-rail - это вроде просто работа с сигналами на вх и вых от GND до VCC, а у меня получается что вх сигнал может быть менее GND, до -1,5В. А его тоже надо измерить.

У Вас отрицательный сигнал обрабатывается инвертирующим усилителем. Поэтому проблем нет.

По-хорошему, Вам надо просто подать на неинвертирующий вход еще и смещение, так что бы на выходе ОУ была половина диапазона АЦП. Тогда моно будет обойтись одним ОУ

Сообщение отредактировал Lonesome Wolf - Nov 17 2005, 14:49

[SlavaCh]

Попытаюсь подытожить.
Нарисовал исправленную схему, поругайте если что не так.
Берем ОУ rail-to rail с однополярным питанием, запитываем от ист питания АЦП.
1. Та часть, которая усиливала полож. сигнал остается неизменной - отрицательный сигнал просто не будет проходить на выход за счет однополярности питания(будет отрезаться.)
2. На ОУ, который усиливает отриц сигнал, подаем смещение на неинв вход(половина опоры АЦП), и требуемый сигнал будет получаться вычтанием из напр смещения входного отриц сигнала, выходит максимум отриц сигнала будет равен нулю на входе АЦП. А если нам не надо положительных значений, поступающих на вход этого ОУ, то можно и вообще на неинв вход подать опору АЦП.
В общем будет что-то типа уравнения Uацп=Uсм-к*Iвх
По моему так ((с)Винни Пух)

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Lonesome Wolf]

Попытаюсь подытожить.
Нарисовал исправленную схему, поругайте если что не так.
Берем ОУ rail-to rail с однополярным питанием, запитываем от ист питания АЦП.
1. Та часть, которая усиливала полож. сигнал остается неизменной - отрицательный сигнал просто не будет проходить на выход за счет однополярности питания(будет отрезаться.)
2. На ОУ, который усиливает отриц сигнал, подаем смещение на неинв вход(половина опоры АЦП), и требуемый сигнал будет получаться вычтанием из напр смещения входного отриц сигнала, выходит максимум отриц сигнала будет равен нулю на входе АЦП. А если нам не надо положительных значений, поступающих на вход этого ОУ, то можно и вообще на неинв вход подать опору АЦП.
В общем будет что-то типа уравнения Uацп=Uсм-к*Iвх
По моему так ((с)Винни Пух)

Да нет же, в приведенной схеме не надо подавать никакого смещения на инвертирующий каскад!!! И обязательно поставьте clipper на вход неинвертирующего каскада.

Просто если оставить это самое смещение, то можно будет убрать неинвертирующий усилитель вообще

Сообщение отредактировал Lonesome Wolf - Nov 18 2005, 10:31

[SlavaCh]

то есть при railtorail можно оставить схему как было первоначально?
- неинв входом на общий? И на вых всегда будет сигнал от нуля до питания(без отриц значений?
И еще - Объясните плиз чайнику - что такое clipper, желательно на пальцах - что куда поставить, или где почитать.

[Lonesome Wolf]

то есть при railtorail можно оставить схему как было первоначально?
- неинв входом на общий? И на вых всегда будет сигнал от нуля до питания(без отриц значений?
И еще - Объясните плиз чайнику - что такое clipper, желательно на пальцах - что куда поставить, или где почитать.

Да конечно - у меня в схеме на вход такого инвертирующего каскада 5 кВ подается .

Clipper - это ограничитель по уровню. Для современных ОУ достаточно поставить просто последовательный резистор, ограничивающий ток до безопасного уровня для любого входного сигнала. Можно еще Шоттки поставить для надежности.

[=AK=]

Берем ОУ rail-to rail с однополярным питанием, запитываем от ист питания АЦП.

Угу

1. Та часть, которая усиливала полож. сигнал остается неизменной - отрицательный сигнал просто не будет проходить на выход за счет однополярности питания(будет отрезаться.)

Хоть кол на голове теши. Выкинуть его нафиг, бесполезен. Все делается одним ОУ и одним вxодм АЦП

2. На ОУ, который усиливает отриц сигнал, подаем смещение на неинв вход(половина опоры АЦП), и требуемый сигнал будет получаться вычтанием из напр смещения входного отриц сигнала, выходит максимум отриц сигнала будет равен нулю на входе АЦП.

при Vin = -Vmax на входе АЦП будет Vref
при Vin = 0 на входе АЦП будет 1/2 Vref
при Vin = +Vmax на входе АЦП будет 0

[yung]

Самое простое решение - взять первоначальную схему и добавить резисторы в разрыв между входами Меги и выходами ОУ. В этом случае положительные напряжения будут измеряться правильно, а отрицательные будут считаться АЦП как 0. Максимально допустимый ток через порт Меги - 40 мА, но хулиганить не стоит, лучше ограничиться резистором 1....10кОм. Лично я поставил на своем устройстве 5.1к, все нормально работает. Диоды между портом и землей (и портом и питанием тоже) стоят уже внутри кристалла. ИМХО, LM324 стоит намного дешевле любого rail-to-rail усилителя, и заморачиваться не стоит.