Digitaler Spannungsteiler?

[TommyB]

Heyho,

ich weiß so genau garnicht wie ich das was ich suche beschreiben soll...

Also beim Messen soll man ja immer den am besten passenden Messbereich wählen um so Fehler zu vermeiden und ein möglichst präzises Ergebnis zu erhalten.
Jetzt würde ich gerne mit einem ATtiny oder ATmega etwas messen, aber nicht mit einem Spannungsteiler den Messbereich fest beschränken. Sprich suche ich etwas ähnliches wie bei einem Digital-Multimeter was die Bereiche selber automatisch wählt, je nach Eingangsspannung.
Gibt es da fertige Bauteile, vorzugsweise bei Reichelt? Bauteile die man auch im Batteriebetrieb nutzen kann, ergo fällt die vermutlich einfachste Methode mit (Reed)Relais flach.

Danke schonmal

 

[dino03]

Hi Tommy,

Sprich suche ich etwas ähnliches wie bei einem Digital-Multimeter was die Bereiche selber automatisch wählt, je nach Eingangsspannung.
Gibt es da fertige Bauteile, vorzugsweise bei Reichelt? Bauteile die man auch im Batteriebetrieb nutzen kann, ergo fällt die vermutlich einfachste Methode mit (Reed)Relais flach.

Bis auf Digitale Potentiometer, die wohl wegen dem kleinen Spannungsbereich der bei denen möglich ist weniger geeignet sind, fällt mir da kein Baustein ein. Mir ist auf jeden
Fall noch keiner untergekommen.

Entweder man baut es mit Analogschaltern (der CD4066 ist einer) aber dabei ist die
mögliche Spannung auch sehr begrenzt und man muß einiges beachten ... naja ...

oder man nimmt die angesprochenen Relais. Es müssen keine Reed-Relais sein. Es gibt
auch bistabile Relais. Die haben einen kleinen Magneten drin und halten die Kontakte
in der letzten Stellung. Man muß dafür die Spule aber mal in der einen und mal in der
anderen Polarität ansteuern um es umzuschalten. Es gibt auch welche mit zwei Spulen.

Bei den bistabilen Relais hast du eine galvanische Entkopplung, es hält so 120..250V
aus (je nach Typ) und es verbraucht nach dem Schaltvorgang keinen Strom mehr.
Das wäre wohl bei dir die optimalste Lösung.

Schau mal bei Reichelt nach dem Relais ...
HFD2-L 5V :: Signalrelais bistabil, 2 Wechsler 2A - 1,50 €

Technologie: bistabil, 2 Wicklungen/Spulen
Schaltspannung, max.: 250 VAC
Schaltspannung, max.: 220 VDC
Nennlast: 2A / 30V DC
Nennlast: 1A / 125V AC
Schaltleistung, max.: 125 VA
Innenwiderstand (Ri): 125 Ohm
Prüfspannung: 1500 VAC
Spulenspannung: 5 VDC
Leistungsaufnahme (Betrieb): 0,2 W
Schaltstrom, max.: 2 A
Kontakte: Ag-AuAG8/AgPd60

das sollte theoretisch gehen.

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Hmm das mit dem 4066 klingt interessant.
Was müsste man denn bei dem beachten?

Weil so könnte ich ja eigentlich das ganze so realisieren dass ich z. B. 2 Spannungsteiler da rein setze. Der erste Eingang wäre denn direkt, also 0..1V, der 2. über einen 1:10 und der dritte über einen 1:100 Teiler. Die Überspannung ließe sich ja mit Z-Dioden kurzschließen, wären ja nur ein paar mA wenn die Teiler hochohmig genug sind.

Oder hat mein Sieb da was übersehen? ^^'

 

[SickBoy]

einfache Variante für 3 Bereiche:

         V_in
               |
              .-.
              | |
           R1 | |
              '-'
               |
               o------------o-----------o----- ADC
               |            |           |
              .-.          .-.         .-.
              | |          | |         | |
           R2 | |       R3 | |      R4 | |
              '-'          '-'         '-'
               |            |           |
               |            |           |
             |-+          |-+         |-+
         T1  |        T2  |       T3  |
           ->|-+        ->|-+       ->|-+
               |            |           |
               |            |           |
              ===          ===         ===
              GND          GND         GND
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Oder etwas professioneller die AN046 von Intersil: www.intersil.com/data/an/an046.pdf

SickBoy

 

[dino03]

Hi Tommy,

Der erste Eingang wäre denn direkt, also 0..1V, der 2. über einen 1:10 und der dritte über einen 1:100 Teiler. Die Überspannung ließe sich ja mit Z-Dioden kurzschließen, wären ja nur ein paar mA wenn die Teiler hochohmig genug sind.
Oder hat mein Sieb da was übersehen? ^^'

ich fürchte ... ja ...
0..1V bei 1:1
0..10V bei 1:10
0..100V bei 1:100 => merkst du was ? Das IC kann maximal 15V.
Außerdem liegen die im durchgeschalteten Zustand auch noch bei 100-300 Ohm.
Darum schrieb ich auch "und man muß einiges beachten".

Tu dir einen Gefallen und nimm die bistabilen Relais. Es ist einfacher zu überschauen.

Die Lösung von SickBoy würde auch gehen. Nur da ist auch wieder einiges zu
beachten. Du kannst da keine normalen Kleinleistungstransistoren (BC547, ...)
nehmen. Die pfeifen dir bei 40-50V ab und wenn du vergißt einen davon
durchzuschalten, dann hast du im unglücklichsten Fall die 100V am ADC-Eingang
(rums!). Kann aber auch bei den Relais passieren wenn man bei 100V das falsche
durchschaltet. Es ist also auf jeden Fall etwas Gehirnschmalz in einen vernünftigen
Umschaltalgorithmus zu investieren sonst grillst du deine Elektronik. Ach ja ... und
die Transistoren schalten auch nicht mit Null Ohm. Außerdem verändert sich das
Schaltverhalten mit dem durchfließenden Strom. Bei sehr kleinen Strömen wirds
da auch wieder tricky.

Mit Halbleitern irgendwas schalten ist also nicht so einfach wie es im ersten Moment
aussieht. Es sind keine digitalen Schalter und sie sind nicht widerstandslos. Es ist nun
mal Analogtechnik. Außerdem kommen je nach Polarität und was weiß ich noch auf
einmal noch interne produktionsbedingte Dioden (pn-Übergänge) ins Spiel. Vor allem
bei Wechselspannung wird das äußerst interessant.

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Ja ne, anders.
Ich hab grad kein Eagle zur Hand, daher Freihandzeichnung aufm Tablet gemacht:

So kommt die zu hohe Spannung nie am Schalter an.

(2 Dioden in Reihe weils Z-Dioden nich gibt mit 1V, zumindest bei Reichelt)

 

[dino03]

Hi Tommy,

daher Freihandzeichnung aufm Tablet gemacht:

noch einer mit nem Tablet ;-) (Tablet-PC oder Grafiktablet ? Bei mir ist es nen
DIN-A3-Grafiktablet)

So kommt die zu hohe Spannung nie am Schalter an.
(2 Dioden in Reihe weils Z-Dioden nich gibt mit 1V, zumindest bei Reichelt)

Dafür hast du aber auch nur noch ein drittel des Eingangswiderstandes. Was sagt deine
Spannungsquelle dazu die du damit messen willst? Ist die niederohmig genug? Wenn du
Pech hast belastest du die Spannungsquelle (den Meßpunkt) so stark das es eher ne
Schätzung wird (Spannung da, Spannung weg).

Wenn es so einfach wär ... Es gibt viel zu beachten und zu bedenken ...

EDIT: Noch was eingefallen ... selbst wenn du mit dem 1:100 mißt belastet der 1:2-Teiler bei einer
höheren Eingangsspannung deine Meßquelle so stark das du es eigentlich mehr als Schätzung sehen
kannst. Also meine Meinung ... so paßt es leider nicht.

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Nein, kein Grafik Tablet. Ich hab nen alten Tablet PC geschenkt bekomm (iwann aus '98 - '99). Den nutz ich nur gelegentlich für handschriftliches.
Ein iPet würd ich nich haben wollen, genau so wenig wie alles andere mit einem angebissenem Apfel drauf.

Naja wenn ich die Teiler hochohmig mache dürfte das doch eigentlich kein Problem sein, oder? Denn würden die relativ hohen 300 Ohm beim "Schalter" ja auch unter den Tisch fallen. Und so sensibel wie die Ain's im ATtiny/ATmega sind sollte das auch nicht so sehr stören.

Ich will ja auch kein zertifizierbares Messgerät bauen, nur eine kleine Hilfe für mich. Da kommt es auf 0,1V nicht so an

 

[dino03]

Hallo,

Naja wenn ich die Teiler hochohmig mache dürfte das doch eigentlich kein Problem sein, oder? Denn würden die relativ hohen 300 Ohm beim "Schalter" ja auch unter den Tisch fallen. Und so sensibel wie die Ain's im ATtiny/ATmega sind sollte das auch nicht so sehr stören.

Laut Datenblatt 100MOhm. Allerdings wird das mit den Isolationswiderständen auf der
Platinenoberfläche, usw ... nicht ganz so hoch sein. Also tippe ich mal auf 10MOhm.
Naja ... Versuch es einfach. Die besten Erkenntnisse erhält man immer am praktischen
Objekt. Wenn du es ausprobierst, sind wir alle schlauer und brauchen nicht spekulieren.

Ich will ja auch kein zertifizierbares Messgerät bauen, nur eine kleine Hilfe für mich. Da kommt es auf 0,1V nicht so an

Lineare Abweichungen sind nicht das Problem. Interessant wird es, wenn die
Digitalisierungskurve nicht mehr linear ist schön mit Bauch oder Buckel ...

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Wäre auch nicht so schlimm wenn die denn ein Bauch hätte, würde sich denn gut mit mir ergänzen

Scherz bei Seite, so teuer is das alles ja nicht, ich bau das einfach so mal auf wenn ichs irgendwann zu Reichelt geschafft hab und berichte denn hier, wenn gewünscht, wie es gelaufen ist.

Nur ein wirklicher 100% akurater Test wird ohne Skop zum vergleichen schwer. Genau das solls ja irgendwann mal werden

 

[dino03]

Hi Tommy,

so teuer is das alles ja nicht, ich bau das einfach so mal auf wenn ichs irgendwann zu Reichelt geschafft hab und berichte denn hier, wenn gewünscht, wie es gelaufen ist.

gewünscht ist das auf jeden Fall. Es ist immer interessant wie jemand ein Problem
gelöst hat.

Nur ein wirklicher 100% akurater Test wird ohne Skop zum vergleichen schwer. Genau das solls ja irgendwann mal werden

Dann wirst du deinen Eingangsspannungsteiler noch ein wenig umarbeiten müssen.
Es ist eine Sache, einen Teiler für ein Digitalmultimeter zu bauen. Es ist aber eine
ganz andere, einen Teiler für einen Scope-Eingang zu bauen. Du Korekturen für
Eingangskapazitäten und Induktivitäten einbauen damit die Kurvenform beim ADC
auch so ankommt wie sie vor dem Teiler anliegt. Das ganze nennt sich
Frequenzkompensation. Sieh dir mal die Schaltung für einen 1:10-Tastkopf eines
Oszilloskops an dann weißt du was ich meine. Oder das folgende Schaltbild ...

Wenn du das nicht machst, dann veränderst du die Flanken des Signals und es
schwingt evtl über oder wird gerundet (überkompensiert/unterkompensiert). Ganz
so einfach ist es leider nicht. Du hast es nicht mit Gleichspannungen zu tun. Dabei ist
der Schaltplan noch relativ einfach. Wenn man sich das mal bei Hameg ansieht dann
bekommt man graue Haare beim Gedanken das nachzubauen. Man muß es zwar nicht
übertreiben aber wenn du nicht nur Sinus sondern auch Rechteck oder Dreieck anzeigen
möchtest, dann kommst du nicht drum herum. Im Endeffekt wird sogar ein Sinus durch
eine falsche Kompensation in der Symmetrie verzerrt.

Ließ mal im Internet nach ...

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Interessant, ist auf jeden Fall gut zu wissen, danke. Ich bezweifle aber dass das für meinen Zweck relevant ist.
Und selbst wenn, optimieren kann man es später natürlich immer noch, erstmal will ich Resultate sehen
Auch weil ich ja noch die Software entwickeln muss für PC oder PocketPC (wohl eher letzteres)

Ich glaube dem bisschen Audio Signal (oder halt eben nicht) was ich anzeigen / messen will ist es relativ egal ^^

 

[Bobbl]

Hallo Tommy,
Versuch es doch mal mit einem Spanungsteiler, wie er in Spannungsmessern häufig verwendet wird ( s. Schaltplan ). Das hat den Vorteil, dass sich der Innenwiderstand nicht ändert, wenn du den Meßbereich umschaltest. Außerdem kommst du mit einem einzigen Spannungsteiler für alle Meßbereiche aus. Ich habe bei meinem Beispiel einen Innenwiderstand von ungefähr 1MOhm angenommen und Abgriffe bei 1:10 und 1:100 eingeplant. Für die Widerstände wären Metallfilmtypen mit 1% am Besten. Reichelt hat die verwendeten Typen des Spannungsteilers im Sortiment.
Gruß
Volker

 

[TommyB]

So gehts natürlich auch ^^
Danke Volker
Auf die Idee bin ich noch nicht gekomm, so isses noch einfacher.

Aber anyway quäl ich mich grad mit der Software rum. Muss wohl jetzt auf die GAPI hoffen, weil ein normales zeichnen bringt mich auf dem PocketPC auf ungefähr 0,5-1FPS. Nich so wirklich nutzbar. Aber mal schaun. So oft wie ich schon improvisieren musste... Da macht das bisschen auch nichts mehr ^^

Kann sich noch einer an das GBDSO erinnern? Wie hatten die das da denn gemacht? Externe Teiler?

 

[dino03]

Hi,

Kann sich noch einer an das GBDSO erinnern? Wie hatten die das da denn gemacht? Externe Teiler?

aus der elektor ... irgendwo hier hab ich das Heft auch rumfliegen. Da müßte ich jetzt
erstmal rumsuchen ...

Ich hab aber vor einiger Zeit selber mal nach Eingangsverstärkern gesucht weil ich mir
ja mal diese 60MS/s ADCs bei Reichelt besorgt habe ...

Sieh mal hier ...
AVR 10MHz 50MS/s Digital Storage Oscilloscope
Messverstärker für Eigenbau-Oszi
Differenzverstärker - Messverstärker auf Steckplatine
das mal als Anregung.

Aber ... was für Signale möchtest du eigentlich im Audiobereich messen ?
Ausgang eines Mischpults ? oder eines Verstärkers ? ... Dann könnte man sich
etwas mehr darunter vorstellen.

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Schau ich mir gleich mal an, danke schonmal

Naja was für Signale... Ich werd gelegentlich mal von meiner ex Arbeit angerufen dass ein Verstärker / Monitor nicht mehr geht (sprich PA Technik). Meißt isses nur gegrillte Endstufe (sei es nun Transistor, ...) oder ein OpAmp. Ich könnte das zur Signalverfolgung gebrauchen. Nichts professionelles, aber auch mit meinem Halbwissen hab ich schon 4 Verstärker wieder ganz bekommen