Hallo zusammen,
ich möchte meine 3.3V Analog Inputs (Teensy 3.5, versorgt mit 5V überUSB) vor Über- und Unterspannungen im Kfz schützen. Die zu messenden Spannungen liegen im Bereich von 0 bis 12V.
Im Netz gibt es dazu viele Schaltungsbeispiele - KI schlägt zB diese (ohne den Spgsteiler) vor :
Könnt Ihr Euch die Schaltung mal ansehen, - gibt es EInwände das so zu bauen ?
Jetzt weiß ich nicht welchen "Innenwiderstand" der AD Wandler des Teensy hat. (Welchen Strom die analoge Spannungsquelle zum Laden des internen Sample & Hold Kondensator braucht).
Die Schaltung ist prinzipiell richtig. Das einzige ist, daß der 100nF Kondensator die Spannungsänderung verlangsamt; hohe Frequenzen werden abgeschnitten. Diesen Kondensator braucht es um den Ladestrom des analogen Eingangs aufzubringen.
Die Schaltung begrenzt die max mögliche Frequenz eines Signals.
Grüße Uwe
Das solltest Du nochmal überprüfen. Wenn der Generator läuft, ist die Normalspannung im Kfz auch gerne mal zwischen 13 und 14V.
Hallo und erstmal Danke für Eure Antworten.
@uwefed:
Da fast nur Temperatur oder Drucksensoren gelesen werden, sollte die Frequenzeinschränkung durch den 100nF eher nicht stören.
Trotzdem wäre interessant zu wissen bis zu welcher Frequenz sich damit noch Analog Signale verabeiten lassen ?
Das sagt die KI zur Teensy Impedanz =>
Empfohlene Quellimpedanz: Für genaue und stabile Messungen wird empfohlen, dass die Signalquelle eine niedrige Ausgangsimpedanz von weniger als 10 kΩ hat, idealerweise im Bereich von 2 kΩ bis 5 kΩ.
Eingangs Spannungsteiler:
@wno158:
ja da hast Du absolut recht, da muss ich nochmal genau messen was an Spannung wirklich ankommt und wie dreckig das Kfz Boardnetz in meinem Fall wirklich ist...
Dann wären da auch noch die ganzen Kfz Load Dump (Lastabwurf) Probleme die auftreten könnten…
Häää...
Wenn man eine unbelastete/unabhängige Spannungsquelle über Dioden versorgt, wird die Spannung selbstverständlich hoch gehen. Und schon ist Schluss mit "3.3V für die Klemmdioden".
Ist doch logisch, oder?
@stingray: Mit deinem Kondensator hat du eine Impedanz von 0 Ohm, also auf jeden Fall < 10 k
Mit welchen Messfehlern müsste ich bei R1 = 1K rechnen ?
Der Messfehler bei hohen Frequenzen hängt bei dir eher am Spannungsteiler:
Bei deinem R2 = 26,7 k spielt der R1= 1k praktisch keine Rolle.
Das Zeitverhalten kann man über t = R*C leicht abschätzen:
Ein Sprung im Eingang hat den Kondensator nach 27700 * 0,1 µs = 2,8 ms auf ca. 2/3 des Zielwerts geladen.
Wenn das nicht passt, Spannungsteiler niederohmiger oder Kondensator kleiner.
Aber wäre schon gut, wenn der Kondensator den sample-Kondensator im ADC versorgen kann.
mit R2= 3.57k und R3 =1.3k käme ich bei Uein 12V, auf 3.2V / 2,46mA am Ausgang über R3. Damit wäre noch 100mV Luft, und würde im Bereich der empfohlenen 2k-5k Quellimpedanz liegen.
Wenn ich mich nicht grob verrechnet habe ergibt das 0,46 ms Ladezeit für den Kondensator / bei einer maximal Frequenz von gut 217 Hz ?
Passt die Auslegung so ?
Das ist auch noch ein bischen zu wenig. Ich würde auf jedenfalls davon ausgehen, dass das über 14 Volt werden können. Und das nur wenn die Lichtmaschinen - Technik in Ordnung ist. Ich rechne beim Auto auf jeden Fall mit bis 15 Volt, um auf der sicheren Seite zu sein.
Ja, da war ich wohl noch etwas zu optimistisch.
Eine kleine Übersicht, was da alles passieren kann, gibt es z.B. hier.
Ja, LKW haben in der Regel 24 Volt Batterien.
Aber die Ladung einer 12 Volt Batterie geht bis 14,3 Volt. Wenn das erreicht ist, geht das Ladegerät auf 13,8 Volt Erhalteladung. Jedenfalls meine machen das so.
Es gibt offenbar auch Ladegeräte die zur Batteriepflege kurze Hochstrom Impulse auf die Batterie geben, was durch die Abgabe einer höheren Spannung abläuft. Was natürlich nur gemacht werden darf, wenn die Batterie nicht im Fahrzeug angeschlossen ist. Meine Geräte machen diese Hochstrom Impulse nicht mit hoher Spannung, sondern mit hoher Belastung.
Hi,
hat sich schon jemand das Datenblatt zum SMF3.3CA angeschaut, speziell den Reststrom, und überlegt was das mit dem Spannungsteilerverhältnis macht.
Gruß Andre´
Die Klemmdioden sind die Dioden die vom analogen Eingang auf + 3,3V bzw GND gehen. (Im Schaldbild in post #1 U1 und U2) Wenn die zu messende Spannung ca 0,35V höher als 3,3V wird oder ca 0,35V niedriger als 0V (GND) wird dann leitet die entsprechende Diode U1 oder U2. Die Spannung kann nicht höher werden.
Dies alles unter der Annahme, daß die Impedanz der 3,3V Spannungsquelle sehr viel kleiner ist als die der strombegrenzende Widerstand der Meßschaltung (in diesem Fall Spannungsteiler und 1kOhm Widerstand R1,R2 und R3).
Meist ist das der Fall da Batterien oder Spannungsstabilisatoren Innenwiderstände von unter 1 Ohm haben.
Grüße Uwe
Das ist falsch!
Der TO möchte U1 an eine unabhängige 3,3V Quelle anschließen.
Wenn U1 anfängt zu leiten, wird dieses die Spannung an der Kathode von U1 erhöhen und damit wird auch die Analogspannung zum µC ansteigen.
Du mußt den vorherigen Satz dazunehmen.
nicht höher als 3,3V + 0,35 bzw 0V - 0,35V
Das ist meist innerhalb der Spezifikation des Controllers.
Grüße Uwe
Und du solltest meinen ganzen Beitrag #5 lesen und nicht den Zusammenhang zerreißen. Dann einen Satz daraus anzweifeln!
Ich sehe in dem Schaltplan des TO nichts, was das hochlaufen der "unabhängigen" Spannungsquelle an U1 verhindern würde.
Normalerweise stecken Linearregler durchaus ein paar Volt Spannung in Gegenrichtung weg.
Merke:
Eine 3,3V Spannungsquelle ist keine Stromsenke!
aber nicht bei annähernder Gleichspannung
?
...Bei der Annahme, dass der 100nF Kondensator um Größenordnungen größer als der ADC interne sample-Kondensator ist...
spielt die Impedanz der Schaltung davor für den ADC selbst gar keine Rolle. Der liefert die Spannnung an C4 so gut er kann.
Was die "0..12V" überhaupt sind, ist in diesem Thread sowieso offen. Batteriespannung, Tankinhalt, Öltemperatur ? Sind alles Gleichspannung, und der R1 beeinflusst den Spannungsteiler nicht.
Impedanz (Z) ist der elektrische Gesamtwiderstand in Wechselstromkreisen, der den ohmschen Widerstand (R) und den Blindwiderstand (Reaktanz, X) kombiniert; sie wird in Ohm (Ω) gemessen und ist frequenzabhängig.
Ein Kondensator hat bei Gleichspannung eine Impedanz von Unendlich und nicht 0 Ohm
Es ging darum,
Welchen Strom die analoge Spannungsquelle zum Laden des internen Sample & Hold Kondensator braucht
Und da wird von C4 ein (unendlich) beliebig hoher Strom geliefert. Theoretisch und für den Zeitpunkt der Messung.
Dass der Gleichstrom durch einen Kondensator 0 ist, sind wir uns einig.
[Nachtrag] Um es für @wwerner korrekt zu formulieren:
Dass bei einer Gleichspannung am Kondensator kein Strom in den (oder aus dem) Kondensator fließt, sind wir uns auch einig.
Kann ich so nicht durchgehen lassen.
Ja, ein Kondensator kann kurzzeitig einen hohen Strom liefern. Wir wollen bei einem S&H Kondensator auf die Messspannung laden. Je mehr Strom (Ladung) der 0,1µF Kondensator C4 liefert, desto geringer ist die Klemmenspannung. Der äußere Kondensator muß groß genug sein, damit beim Umladen der Ladung auf den S&H Kondensator die Spannung nicht einbricht. Wenn die Messungen nicht zu oft gemacht werden so ist die Impedanz der zu messenden Spannungsquelle (hier 12V Messspannungsquelle plus Spannungsteiler plus Vorwiderstand ( R1, R2 und R3)) fast vernachlässigbar weil der 0,1Kondensator C4 Zeit hat, sich auf Endspannung aufzuladen.
Ciao Uwe
