Negatieve spanning meten met ADC

Theorie en praktijk horen bij elkaar

Postby walbeek » Tue Sep 24, 2013 12:00 am

Hoi allemaal,

Ik heb een spanning die varieert van +1V tot -1V t.o.v. het massa punt van de voeding. Ik wil deze spanning met een AD converter meten en aanbieden aan een PIC processor via SPI.
Hoe kan ik die negatieve spanning meten?
Ik zou normaal de -ingang van de ADC aan bijvoorbeeld 2,5 volt leggen, dan varieert de spanning tussen 1,5 en 3,5 volt.
De massa van het te meten signaal is echter ook de massa van de voeding, dat gaat dus mis.
Is hiervoor een trucje of weet iemand een (24bits) ADC die dit wel kan?

Rinie
walbeek
 
Posts: 191
Joined: Thu Jan 02, 2014 3:27 pm

Postby msilvius » Wed Sep 25, 2013 12:00 am

Wellicht is er iets eenvoudigers te bedenken, maar ik zou dit doen door het signaal door een galvanisch gescheiden versterkertje te halen.
Waarmee je het signaal aanbiedt aan een PWM modulatortje dat gevoed word uit een galvanisch gescheiden voeding.
Dat PWM signaal kun je vervolgens door een optocoupler sturen en dan weer koppelen naar je processortje.
De optocoupler en de voeding scheiden daarmee het ingangssignaal van het uitgangssignaal, en met die scheiding kun je ook het referentienivo verschuiven zoals je al wilde doen.
msilvius
 
Posts: 701
Joined: Thu Jan 02, 2014 3:27 pm

Postby petrus bitbyter » Wed Sep 25, 2013 12:00 am

Met een opamp kun je vrij eenvoudig 1V bij je ingangssignaal optellen. Nu is een sommerende versterker ook een inverterende versterker. Om met één opamp te kunnen volstaan, moet je derhalve -1V nemen waarna de output tussen 0V en 2V komt te liggen maar het signaal geïnverteerd is. Dat is in de processor makkelijk recht te zetten. Anders heb je twee opamps nodig.

Overigens, als je 24 bits ADC wilt plegen heb je wel erg goede opamps nodig. Zulks in verband met onder andere ruis en nauwkeurigheid.

petrus bitbyter
petrus bitbyter
 
Posts: 663
Joined: Thu Jan 02, 2014 3:27 pm

Postby gbaars » Thu Sep 26, 2013 12:00 am

Kan ook met een spanningdeler
naar V+. Dan ADC waarde compenseren.
gbaars
 
Posts: 39
Joined: Thu Jan 02, 2014 10:45 am

Postby msilvius » Thu Sep 26, 2013 12:00 am

Dat snap ik niet, kun je dat nog wat toelichten, GBaars ?
Misschien met een schetsje.
msilvius
 
Posts: 701
Joined: Thu Jan 02, 2014 3:27 pm

Postby petrus bitbyter » Fri Sep 27, 2013 12:00 am

GBaarsKan ook met een spanningdeler
naar V+. Dan ADC waarde compenseren.


Dat kan als het ingangssignaal capacitief gekoppeld wordt. Met een transformator zou het ook kunnen. Dan moet het dus om wisselspanning gaan en niet om een (langzaam) variërende gelijkspanning. Theoretisch kun je dan ook nog wel iets met weerstanden doen. Je moet dan wel de uitgangsweerstand van je signaalbron en de ingangsweerstand van je AD-converter in rekening brengen. Helaas zijn die meestal niet precies bekend zodat je een stukje onnauwkeurigheid introduceert in het signaal dat je tot op meer dan zestien bits wilt digitaliseren. Eén en ander hangt sterk af van de eisen die je stelt en waar we verder weinig van weten.

petrus bitbyter
petrus bitbyter
 
Posts: 663
Joined: Thu Jan 02, 2014 3:27 pm

Postby anneo » Fri Sep 27, 2013 12:00 am

Zo zou 't kunnen.
Eenvoudig maar zwaai van 2V gaat terug naar de helft.
Met een stroombron valt er steeds eenzelfde spanning over de serieweerstand en verhoogt zonder verlies van zwaai.
Met 10k en 0,1mA komt er 1volt bij,stroom groter meer spanning erbij.
Anne
Attachments
Vop.JPG
anneo
 
Posts: 1339
Joined: Thu Jan 02, 2014 10:36 am

Postby walbeek » Wed Oct 09, 2013 12:00 am

Hoi allemaal,

Bedankt voor jullie reacties. Probleem is een beetje dat de ruimte (heel) erg beperkt is en er weinig tot geen extra onderdelen bij kunnen.
Er blijkt ook een negatieve spanning beschikbaar te zijn, ik denk eraan om die op 2 volt te zetten. Dan heb ik +5V, 0V en -2V beschikbaar. De ADC kan tot maximaal 7V voedingsspanning verwerken, die zou ik dan op 6V kunnen zetten, de spanning van +5V via een spanningsdeler naar 4V terug brengen en deze op de plus van de ADC. De VSS kant van de ADC komt dan op -2V.
De PIC krijgt dan een voeding van +5V op VDD en 0V op VSS.
Nadeel is dat de SDA en SCL lijnen 4V zijn maar dit lijkt mij wel te werken.
De +5V kan niet lager, op de print moet een CAN tranciever en die heeft 5V nodig op de buslijnen.
Bijgaand een principeschema, ik hoor graag jullie opmerkingen.

Rinie
Attachments
Voorstel-MCP3421-op-6V.pdf
(10.78 KiB) Downloaded 37 times
walbeek
 
Posts: 191
Joined: Thu Jan 02, 2014 3:27 pm

Postby petrus bitbyter » Wed Oct 09, 2013 12:00 am

Dat gaat problemen geven. De SDA en de SCL krijgen nu ook -2V als referentie en PICs houden niet van negatieve spanning op hun ingangen. Bovendien wordt de "hoog" waarde mogelijk niet hoog genoeg om als "1" herkend te worden.

petrus bitbyter

edit

Je kunt trouwens die -2V wel heel goed gebruiken om met één opamp de juiste spanning te maken.
                   +5V                    |        ___         |    ___ -2V---|___|--+-----)---|___|--+        20k   |     |    10k   |              |     |          |        ___   |   |\|          |  in---|___|--+---|-\          |        10k       |  >---------+--uit              +---|+/              |   |/|              |     |  GND---------+-----)-----------                    |                    |                   -2Vcreated by Andy´s ASCII-Circuit v1.24.140803 Beta www.tech-chat.de 


petrus bitbyter
petrus bitbyter
 
Posts: 663
Joined: Thu Jan 02, 2014 3:27 pm

Postby walbeek » Thu Oct 10, 2013 12:00 am

Hoi petrus bitbyter,

Bedankt voor je reactie. Dit schema is volgens mij een sommerende versterker, zit alleen nog een beetje te kijken naar de uitgangsspanningen die erbij horen.
Als ik -2V optel bij -1volt (meest negatief) dan krijg ik -3V, geinverteerd dus 3V zou ik zeggen.
Als ik -2V optel bij +1V (meest positief) dan krijg ik -1V, geinverteerd +1V op de uitgang.
Klopt deze redenatie?
Ik hoor graag van je.

Rinie

NB, ik zie net dat de weerstanden verschillend zijn, 10k en 20k, hierdoor zal waarschijnlijk bovenstaande berekening niet helemaal kloppen.

NB2, ik heb nog eens gerekend en volgens mij is de uitgang 0V als de ingang +1V is en 2V als de ingang -1V is. klopt dit?
De spanning is dan wel altijd positief, maar de waarde is geinverteerd.
walbeek
 
Posts: 191
Joined: Thu Jan 02, 2014 3:27 pm

Next

Return to Elektronica algemeen

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest