Добрый день всем участникам сообщества!

Заранее прощу прощения за столь "ламерский" вопрос Ж-)

Вообщем есть контроллер с АЦП входом, вход имеет сопротивление 1 МОм и диапазон измерения 0 - 2000 мВ.
Можно ли простыми средствами линеаризовать напряжение 0 - 40000 мВ до данного диапазона.
При чем 40 В могут быть и с током до 2 - 3 А.

Как произвести данное согласование? Желательно с наименьшим энергопотреблением.


Заранее спасибо.

Делитель поставьте из резисторов и стабилитрон для защиты входа АЦП.

Что это значит (нужно пояснить)?

Это значит, что товарищ не видит принципиальной разницы между вольтом и ампером.
Программер, однако....

Cпасибо за совет. Я же чуть ли не второй раз слышу слово стабилитрон
Так что просьба помидорами не забрасывать.

Порыскал по инету, начитался. И вообщем, накалялкал такую схему:


(Кстати, какую лучше программу использовать для рисования схем?)

Вообщем по схеме рассказываю:
- взял типовую схему включения стабилитрона (на wiki вроде),
- расчитал Rогр = (Eср - Uст)/(Icp + Iн)
Ecр = 26 В, Ucт = 2.4 В (почему то наименьшее стабилизирующее напряжение такое, других не нашел),
Icp = 135 mA (примерно одинаково у этих стабилитронов),
Iн = 2.2 * 10-6 А

R2 просто по закону Ома как ограничитель с 2.4 В до 2 В.


Господа, покритикуйте пож-та!




Согласен, хрень какую-то сказал Имел в виду что мощность источника не маленькая.

*********ОТРЕДАКТИРОВАНО***********************
Вот ответил я в тему, и только сейчас понял, что ернуда полная получилась . В итоге с этим стабилитроном я получу просто четкие 2 вольта на входе.

А мне же нужно другое.
Т.е. например. При Uвх = 40 В, Uнагр = 2 В, допустим, напряжение на входе упало до 5 В, тогда я хочу на входе АЦП иметь (5*2)/40 = 0.25 В.

Господа знатоки, достаточно ли будет простого делителя на резисторах? Размер очень важен!

А Вы на помидоры не провоцируйте!
В приведенной схеме стабилитрон вообще, как корова под седлом. Зачем он нужен?
Все равно, немедленно выгорит.
Никогда не закладывайте компоненты назначение или значение которых Вам не вполне понятно.
Рассчитайте грамотно делитель напряжения 1/20 на 1 мА и дело с концом.
Грубо говоря, на входе АЦП 510 Ом, а от входа на источник в 19 раз больше (9.1 кОм + килоом для юстировки)

Дым пустит густой

Вам нужно что-то вроде:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

"Уж сколько раз твердили миру" что нельзя вот так "по-деревенскому" одним лишь стабилитроном, подключенным прямо к измерительной цепи с высоким сопротивлением, защищать измерительные входы. Стабилитрон имеет весьма высокую утечку вблизи напряжения стабилизации, что существенно влияет на погрешности измерения.
DrLan, см. например тему Защита входов измерительного устройства, я там давал пример схемы защиты. Или вот тема про Делитель напряжения, где топикстартеру нужно было напряжение 350В измерить.

Обратный ток BZX84 3V3 на 1В - 5мкА, ток через делитель на 20В - 1мА. Ну, внесет он свои 0.5%. Резисторы - хорошо, если 1%. Конечно, стабилитрон, в отличие от резистора, элемент нелинейный и т.д. и т.п.

О допустимой погрешности в нашей деревне топикстартер не упоминал.

..Как уже писали, достаточно простого делителя 1:20 – вход порта защищен диодами на «плюс» и «минус» питания, а верхний резистор делителя ограничит ток (если что ).

Гораздо важней выдержать требования на сопротивление источника аналогового сигнала – чтобы внутренний конденсатор АЦП успевал перезаряжаться до уровня входного напряжения. Вероятно, делитель с нижним резистором 1 кОм вполне устроит.
Зашунтируйте его емкостью нанофарад 10.

..Для подстройки коэффициента деления, последовательно с верхним резистором поставьте многооборотный подстроечник типа СП5-2ВБ 0,5.

..Кстати, Вы уверены, что входное напряжение АЦП именно 2 В?
Обычно, у МК с АЦП на борту есть выбор опорного – либо внешнее, либо напряжение питания. Лучше взять побольше..

Не обижайте программеров. Они аппаратные проблемы не обязаны решать.
Встроенные в МК АЦП обычно уже имеют на входах защитные диоды. Поэтому "городить" еще внешнюю защиту совершенно излишне. Не нужен стабилитрон! Одного резистивного делителя вполне достаточно. Никто не просил ограничивать входное напряжение по уровню 2В. Нужно лишь выполнить масштабирование. Я бы лучше параллельно резистору 1K поставил конденсатор, чтобы сгладить шумы. Емкость надо считать..., а можно не считая поставить 0,1 мкф. Подойдет...
P.S. "Железячники", однако. Все бы Вам усложнить...

А почему 1В-то? У топикстартера же указан входной диапазон АЦП 0-2В. А вы без какой-либо веской причины урезаете его вдвое, еще больше увеличивая погрешность деления. Я же предлагаю к вашему BZX84 добавить BAV99 + еще один резистор и использовать весь входной диапазон АЦП.
В общем-то я согласен, что надо бы допустимую погрешность измерения озвучивать сразу, но и вот так, без крайней необходимости, вносить доп. погрешности по-моему тоже не стоит.
Угу. Слова типичного программиста


Жесть! Хороший юмор! Спасибо!

Где это я его урезал? Просто данные по обратному току в даташите на BZX84 указаны для напряжения 1В.


Стабилитрон на 3.3В при диапазоне 0-2В я нарисовал не просто так, а как раз для того, чтобы его влияние не было существенным.

Я совершенно согласен, что для качественной измерительной цепи подобное решение не подходит, просто я исходил из уровня вопроса

А при 2В какой ток утечки будет? Да ладно, с вами-то у нас консенсус. А вот подстроечник в верхнем плече делителя это жесть!

rezident! Автор топика просил простые средства, а не "прецизионный измеритель с грозозащитой".

..Кажется, Вы усвоили когда-то одну схему защиты, и теперь «рекламируете» её всюду, уместна она или нет.
А чем так насмешил многооборотный подстроечник? Давайте, вместе посмеёмся..

P.S.
..Согласен с мистером @Ark.

ухххх...
не успел отвернуться - а тууууут

Сложно наверное, поименно ... а так всем огромное человеческое спасибо!

А что про точность измерения? Если говорить просто, то +- 1 % входного диапазона будет за глаза.



*******ОТРЕДАКТИРОВАНО*********************


Прочитал ваши рекомендации в другой ветке. Учту



Входное напряжение именно 2000 мВ, а опорное внутреннее. Проверял - работает хорошо.



Быстро меня раскусили


Еще раз всем спасибо. В ближайшие дни проверю - отчитаюсь.

P.S. Так мне никто и не ответил - в чем вы схемы то рисуете? непросто в Paintе то каждый раз )))

Причем тут грозозащита? Если на входе устройства имеется напряжение выше, чем максимально допустимое для микроконтроллера или микросхемы АЦП, то следует закладывать коэффициент надежности как минимум +30%. Где написано 40В, там и 60В может быть, и 100В. Вы же не знаете область применения этого измерителя и я не знаю. Да и топикстартер может сам об этом еще не подозревает А насчет прецезионного... ну не могу я специально делать хуже, если можно лучше
Уместна, уместна. Топикстаретер про ограниченные энергопотери писал. То бишь ток через делитель желательно поменьше пропускать, а защита на одном лишь стабилитроне при этом будет существенно влиять на погрешность измерения. Кроме того, что вы имеете против стандартных и многократно опробованных решений?
Дык калькулятор с головой заменяет подстроечный резистор нафига что-то крутить, если можно один раз просто посчитать?

..Это, возможно, дело вкуса.
Однако, прецИзионные резисторы, точности 0,1%, нужного номинала, не всегда легко доступны. Поэтому, предпочитаю ставить обычные 1-процентные.
..Скажем, в данном случае, подстроечник с номиналом 3-5% от требуемого значения верхнего резистора. У него 40 оборотов. Прикиньте точность установки..

..А подстройка всегда бывает нужна. У опорного напряжения тоже есть погрешность..

М-да... Конечно не причем...
Если даже на входе будет 100В, то через делитель 1/20 - будет 5В. Ничего страшного. Скорее всего - это напряжение питания МК... Подстроечник нужен, если необходимо точно выставить коэффициент деления. Чего тут непонятного?... Не делайте Вы из мухи слона, точность в 1% - не тот случай. Скорее всего и она условна в этой задаче...

Где-то читал про интересное решение - в схему закладывается 2 резистора последовательно. Сопротивление одного из них берется ближайшее из ряда сопротивлений данной точности меньше расчетного. Он впаивается в схему, измеряется, и суммарное сопротивление подгоняется вторым резистором. Сопротивление второго резистора получается низким, и в вашем распоряжении весь ряд нужного порядка. По трудозатратам ненамного больше, чем крутить резистор. По надежности - значительно лучше, ибо нет движущихся частей и механического контакта движок-подкова. Места на плате занимает мало. Ну и плыть от температуры резисторы (если они одного производителя и одного типа) будут примерно одинаково. А вот переменный резистор в паре с постоянным будут плавать по температуре далеко не линейно.

Вынужден констатировать, что вкусы у нас с вами - разные.
А вы уже и тип МК узнали и величину его питания?
Непонятно - зачем применять столь нестабильный элемент в измерительной схеме?
Точность указана уже после того как я отправил сообщения. А догадываясь, можно было бы предположить, что вопрошающего интересует лишь само наличие напряжения с точностью +-100% (есть/нет)
Весьма часто такое применяю, только параллельное включение предпочитаю. Чтобы нуль-резисторы не паять, когда номинал из ряда вполне удовлетворяет.

..Да, я так делал, даже разбивал на три части.
Больше того, скажем, в блоках питания, когда нужно выставить напряжение более-менее точно, не ставлю подстроечник, а рисую дополнительную «печать» к плечам делителя, а потом подбираю шунт к верхнему или нижнему плечу.

Но, насчет «трудозатрат» не соглашусь с Вами. Часто, в собранном приборе, доступ к «печати» бывает затруднен. После пайки надо ждать, пока выровняется температура..
Все-таки, шевельнуть отверткой гораздо проще. Другое дело, что дешевле и разумней в конкретном случае.

Для блока питания можно и припаять. А вот когда тестируешь АЦП и показания индикатора расходятся с показаниями образцового прибора на какие-то «копейки»..
Кроме того, кроме погрешностей, вносимых делителем, есть еще и другие.
Поэтому, расчет делителя на калькуляторе – это, конечно, хорошо, а что будете делать, если, например, опорное напряжение имеет отклонение, в пределах, даже, допуска?

..Температурный дрейф для комнатных условий можно в голову не брать.
Да и сам номинал такого подстроечника составляет малую часть от основного.

Отож то и оно!
Если подстроечник рассчитать правильно, то его 10% дрейф даст менее процента общей погрешности.
Ну и проблему обсуждаем - делитель напряжения....

..К сожалению, идеальных схем и цепей нет, приходится и подстраивать.
Иногда целесообразно «подгонять» перепайкой, а часто проще резистором или триммером.

Подстроечник – решение абсолютно стандартное, применяемое во многих измерительных приборах. Откройте, например, аналоговый осциллограф..

Просто, г-н rezident в принципе осмеял этот обычный подход, что мне показалось странным..

А как на счет программной настройки? Изменять константу в формуле пересчета результата. Ее можно записать в энергонезависимую память микроконтроллера и никаких подстроечников, подбора номиналов.

Вот именно! Тогда не нужно возиться с подстройкой и точным подбором резисторов.
При необходимости, программно все калибруется. И точнее получается, и быстрее...

программеры шутят.....
Да, можно записать тарировочный коэффициент. Можно программно его учесть.
Так делают офисные конструкторы.
Если бы Вы занимались реальным производством, то быстро бы поняли что стоит в деньгах индивидуально рассчитать сию константу и прошить ее в память с помощью умного программера. Не забыли бы подумать и во что обойдется гарантийный ремонт через год, когда программер костанту уже забыл.
И что стоит прохожий с отверткой, который в час подкрутит полсотни делителей. После 20 минут обучения. И через три года ему нужна только отвертка, думать и помнить с похмелья ничего не надо.
Ну, возможны варианты, конечно.
запись подобных вещей в память оправдана, когда у вас какая-нить логарифмическая кривая, которую нужно выпрямить и оттарировать. А померять напряжение источника - блажь программерская чистой воды.

В пылу борьбы за подстроечный резистор вы почему-то забыли о том, что АЦП уже готовый и диапазон 0-2В у него уже откалиброван. Поэтому нафиг не нужны эти подстроечники. Лучше один раз посчитать делитель.

Угу, тем более процесс калибровки довольно легко автоматизировать и для этого совсем не надо крутить подстроечник

Нужно сделать возможность настройки после программирования микроконтроллера - во время работы прибора - кнопочками, и ничего настройщикам помнить не нужно, все в инструкции по настройке записано.

Бу-га-га!!!
Может лазерный пистолет еще проще? Подшмалил резистор на другой номинал - порядок!
Веселая все-таки тема. Толпа программеров не в состоянии простой делитель напряжения на двух резисторах рассчитать!
Вам жесткий диск на 40 Гбайт для этой задачки маловат, как всегда, будет?

Возможно, не так это легко.
Упрощенный пример.
..Пусть имеем 10-разрядный АЦП на борту МК, 5В опорного напряжения, три цифры индикации и диапазон измеряемого напряжения 0 - 9,99В.

Всего АЦП может зафиксировать нуль и 1023 ступеньки.
Вес одной ступеньки непосредственно на входе АЦП – 5В/1023.

Если выберем коэффициент входного делителя 500/1023 и подадим входное напряжение 9,99В, АЦП должен зарегистрировать 9,99Вх(500/1023)/(5В/1023) = 999 ступенек. То есть, 24 ступеньки из 1023 мы отбросили, осталось 999 ступенек.
На каждую ступеньку приходится 10 мВ измеряемого напряжения, что очень удобно для подсчета.

Теперь допустим, что из-за разброса номиналов резисторов реальный коэффициент деления оказался меньше на 2,6% - не 500/1023, а 487/1023.
При подаче того же напряжения, получим 9,99Вх(487/1023)/(5В/1023) = 973 отсчета АЦП.
На одну ступеньку придется 9,99В/973 = 10,267 мВ измеряемого напряжения.

Чтобы складывать такие отсчеты, придется влазить в дроби..
Так, может, лучше выставить нужный коэффициент деления?

А если задать вопрос всем-а накой(в смысле) зачем стабилитрон?
Никто ни одним словом не упомянул о возможности выброса,но тем не менее народ массово бросился защищать вход АЦП .А если не надо?Если даже на вход случайно забредёт 100 вольт ну и что?
После делителя будет всего 5в .Вход должен переварить подобное.

Eagle.
http://www.cadsoft.de/

Начего смешного: зачем крутить подстроечник(дорогой и ненадежный элемент), потом контрить. Если можно чистыми ручками все настроить и елементов менше. Есть много серийных измерительных приборов без единого подстроечного резистора - прекрасно работающих.

Я потому и пишу, что решал такие задачи на реальном производстве: нужно было калибровать в темпе 500 датчиков в час. У Вашего наладчика c отверткой "крыша съедет" к концу первого часа... Тем более, как здесь правильно заметили, этот процесс легко автоматизировать и он уже никак не будет зависеть "остаточного градуса" наладчика....




Wise, не драматизируйте ситуацию.
Чем Вас дроби так испугали? Используете арифметику с фиксированной точкой. Например два байта целой части и два дробной. Что тут сложного?... Тогда точность при пересчете не пострадает...

Вы прямо сказочник.Я ни одного прибора без подстроечников не видел.Как исключение в особых случаях используют подборные резисторы.Без настройки только индикаторы.

500 датчиков в час? Силами одного наладчика? Это же всего 7 сек на датчик. Да только на манипуляции с подсоединием/отключением вдвое больше времени уйдет! Что-то тут не то. Не удивительно, что у наладчика "крыша едет".
Ну у нас ни в одном измерительном приборе нет подстроечников, окромя одного-единственного в БП. Считаете, что мы в НУИНУ (к/ф Чародеи) работаем? Приборы в госреестере как средства измерения зарегистрированы

Я "неверующих" разубеждать не буду... Продолжайте крутить отверткой и перепаивать резисторы...

Ребята!
Развели полемику,
из ничено.
Невольно вспоминается детский стишек про медведей - бурого и белого:
"... Три недели спор илет, что вкусней треска иль мед"

У вас нет ни одного измерительного прибора не было и не будет.

А столь категорично только потому, что потому что мы подстроечные резисторы не применяем? Спасибо, обнадежили!

Прошу прощения.Однако прошу обратить внимание,что кроме вашего текста,есть ещё и чужой.Это относилось к нему.
Ну и вам,дабы не скучали А вы вообще обходитесь без подстройки или подбора R или С.
Мне пришлось смотреть в кишки многих приборов разных производителей и во всех этого добра было немерянно.

Применяли раньше подстроечные резисторы. Теперь не применяем. Довольны. И настраивается быстрее , и надежней и... Великое дело расчет. Всего в приборе 2 прециззионных резистора-- 1 чтобы не подбирать, второй имеет 10ppm по температуре . Так что предлагаю примирение между "железячниками" и програмерами. У нас консенсус-- и все работает поэтому. Каждому свое.

Это к тому который по 500 датчиков в час? Тогда согласен. Извиняю
Да, обходимся без подбора R и C. У нас приборы промавтоматики для управления АСУ и ТП, учета энергоресурсов. Там в основном лишь измерения термосопротивлений, тока 0-20мА и частоты до нескольких кГц. Обходимся калибровками на программном уровне. Также используем таблицы аппроксимации.

А чего тогда спорили-то, непонятно.... Ради спора?
Вас смутила скорость процесса калибровки? Могу пояснить. Вся задача оператора - подключить плату к калибратору и нажать кнопку. Дальше все делается без его участия... Поэтому, один человек может использовать сразу несколько калибраторов, отсюда и скорость...

Один , значит, точный, а другой с ppm?
Ну это летели два крокодила: один зеленый, а другой - в Африку.
Вразумительно можно сказать:с какой точностью необходимо измерять параметр?
Или программеры уверены, что если есть АЦП на 10 разрядов, то с точностью выше 0.1%?
Для типичного источника питания 3% - отличный результат!
Так что, все-таки необходима точность 0.1%? Вы не получите ее в любом случае, но не буду дальше углублять.

Вы что-то опять недопоняли и хотите в этом же обвинить меня?
Я с самого начала лишь посмеялся подивился намерению устанавливать подстроечные резисторы в каждую/любую измерительную цепь. Мотивировал это тем, что проще один раз посчитать и запаять, чем каждый раз крутить/подстраивать, уменьшая надежность и точность. На выпад, что-де сложно подобрать точные резисторы из предлагаемых к поставкам я подтвердил высказывание Сергея Борща. Да, мы практикуем подбор резисторов нужного номинала путем запараллеливания точного (скажем 0,1% с малым ТКС: 25ppm/°C) и менее точного (1% с обычным ТКС: 100- 200ppm/°C). Благодаря тому, что соотношение номиналов у них на порядок-полтора отличаются, общая погрешность всей цепи (основная и дополнительная) получаются совсем ненамного хуже, чем установка одного лишь точного резистора требуемого согласно расчету номинала. И всяко лучше (а главное технологичнее и удобнее), чем применение подстроечного резистора. Но это (подбор номиналов) происходит лишь один раз, на этапе проектирования устройства. Дальше при изготовлении каждый конкретный экземпляр устройства калибруется индивидуально. Причем калибровка получается чисто программная (а значит имеющая возможность автоматизации этого процесса) , без необходимости чего-либо там подкручивать в каждой измерительной цепи.
Так что я не понимаю, какой такой "спор ради спора" вы хотите мне "припаять"
Ради любопытства, а какое количество калибраторов или установок по калибровке приходится на одного наладчика? И какую точность (основную и дополнительную погрешности) гарантирует производитель этих датчиков?

..Если доводы трактуются, как выпады, это значит.. ..угадайте с трех раз..
Написали бы прямо: " ..на грязную инсинуацию, что, дескать, якобы, сложно.."

..Вы где в этой теме "видели намерение устанавливать подстроечные резисторы в каждую/любую измерительную цепь"? Покажите пальчиком..

..Чем, конкретно, плохи подстроечники, я так и не услышал. Кроме сообщения, что у них есть механическая часть. И что? Как часто её будут крутить? Один-два раза за срок службы прибора?

..Почему паять и перепаивать «всяко удобней и технологичней», чем шевельнуть отверткой?

..Почему набор из дискретных резисторов точней отобразит нужное значение, чем такой же точно набор, плюс прецизионный подстроечник? Вы уверены?


..Конечно, то, что аналоговая прецизионная подстройка применялась 1000 лет и еще 1000 лет будет применяться – вещь очень смешная, сама по себе.
Редкий человек с развитым чувством юмора не улыбнется, а человек, менее деликатный, так и просто откровенно заржет, услышав, что в измерительную цепь советуют поставить подстроечник.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

..А потом мы вообще выбросим калькулятор, и настройка сама будет осуществляться, исключительно индивидуально и программно.
Причем, всюду.

Где надо и не надо.
Где можно и не можно.
Где сложно и не сложно.
Где нужно и не нужно.

А нам-то какая разница?