Neues Schaltnetzteil im Selberbau
Hallo!
Ich habe schon mal vor ein paar Jahren angefangen ein Digitales Schaltnetzteil (mit zwei Ausgängen) mit einem Atmega32 aufzubauen. Das hat auch tatsächlich funktioniert. Der PID Regler hat die Spannungen eingestellt und ich konnte sowohl konstante Spannung als auch konstanten Strom verwenden. Nur war die Menuführung sehr aufwendig, da man mit einer kleinen 4x4 Tastatur Spannung und Strombegrenzung einstellen sollte. Das hat leider auch das Programm ziemlich aufgeblasen und ich habe dann da aufgehört.
Nun wollte ich nochmal von vorne anfangen, da ich grundsätzlich die Möglichkeit der Verwirklichung sehe und inzwischen mir genauer überlegt habe, was man wohl ändern müsste.
Zu erst wollte ich die Aufgaben auf drei MCs verteilen
-Einer misst Strom und Spannung am Ausgang
-Einer ist mit der PID Regelung beschäftigt
-der letzte kümmert sich um die Tastatur und die LCD ausgabe.
Untereinander sollten sie mit TWI kommunizieren.
Dazu meine erste Frage, ist die Aufteilung so sinnvoll?
Wie schaut es mit der Kommunikationsgeschwindigkeit aus? Wird die den Regelalgorithmus beeinträchtigen?
Also Ausgangsspannung sollten theoretisch 0..30V und als Strom 0..2.5A zur Verfügung stehen. Ich erwarte bei der Genauigkeit keine Wunder. Ich würde wahrscheinlich eh einen 5V Festspannungsregler an die Front mit dranbauen, damit man für logik-Anwendungen eine vernünftige Spannungsquelle hat. Deshalb soll die Genauigkeit nur soweit gehen, dass man damit etwas anfangen kann. Zum Beispiel wenn ich ein LED Array mal mit 9V versorgen möchte, dann sollten alle LEDs danach noch funktionieren. Alternativ könnte ich mir den Testbetrieb von Motoren vorstellen. Also ihr seht schon Die Spannung sollte einigermaßen erreicht werden, aber +/-1/100 V müssen es wohl nicht sein. Oder was denkt ihr?
Trotzdem wollte ich von Anfang an versuchen, das ganze vernünftig aufzubauen und nicht unnötig Genauigkeit zu "verschwenden".
Mit der Strom und Spannungsmessung wollte ich deswegen anfangen. Dazu das Schaltbild im Anhang. Gedacht war ein Differenzverstärker um den Strom durch einen Shunt zu messen. Bei der Spannungsmessung sollte wegen dem großen Bereich (0..30V) der Messbereich variable sein. Der MC sollte wissen was ihn erwartet und demnach den richtigen Spannungsteiler über die IO Pins und die Transistoren auswählen.
Glaubt ihr es ist sinnvoll den Strommessbereich auch nochmal zu untergliedern? Theoretisch sollte er bis 2.5A gehen. Wenn ich jetzt mal eine LED testen möchte, dann brauche ich ja eher 20mA und die sollten besser eingehalten werden. Da könnte ich mir sonst noch eine Abstufung 0..100mA und dann 100mA bis 2.5A vorstellen (Genauigkeit des AD Wandlers ist 10bit)!
Wer hier mit dem Lesen angekommen ist, dem danke ich shcon im Voraus für Anregungen und konstruktive Kritik
Martin
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Also erstmal vielen Dank für eure hilfreichen Antworten. Ich glaub auch, dass es eher ungünstig ist mehrere ADC Kanäle auszulesen. Das Multiplexing ist ja kein großer Aufwand und wurde schon berücksichtigt, genaus wie der kleinere Shunt.
Kann mir vielleicht von euch jemand verraten, wie ich bei einfachen Verbindungen bei eagle so schöne Labels dranfügenkann. Zum Beispiel:
________
|ADC 3 >
------------
Ich hoffe ihr erkennt das wieder. Das soll ein Rechteck mit einer Spitze an der rechten Seite sein. Oder gibts sowas in eagle gar nicht?
Ich finds nicht schlecht wenn markus immer seine Ideen mit reinschreibt und auch was seine Intensionen sind, denn dadurch kann ich ja auch nur profitieren!
Der Schaltung hab ich jetzt noch einen 4016er spendiert um noch einen 100mA Messbereich hinzuzufügen. Glaubt ihr es gibt Probleme wenn zwei der Widerstände beim Differenzverstärker nur 20k haben? Eventuell benutz ich doch dann einen Atmega mit integriertem Differential ADC Channel. Mal schauen.
Grüße
Martin
PS: Was mir gerade noch eingefallen ist: Dein RC Glied verwendest du doch urpsrünglich als Tiefpass oder? Dann sollte man doch die Cut-Off Frequenz so wählen, dass sie gerade das 50Hz rauschen rausfiltert oder? Gehst du dann mit dem Widerstand ans 10k Limit des ADC oder bleibst du lieber darunter und wählst dafür den Kondensator kleiner?
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Aus dem Schaltplan wurde leider noch nichts, weil ich immer noch ein Problem mit deiner Methode sehe. Du meinst doch, wenn ich dich richtig verstehe, alle Spannungsteiler direkt an verschiedene ADC Kanäle anschließen.
Das würde uns doch wieder auf das alte Problem führen, dass die ADC Pins Spannungen >5V ausgesetzt sind. Eine Zener-Diode möchte ich nur ungern verbauen. Wie wäre es dann, wenn ich doch über eine Common-Emitter-Schaltung die ADC-Pins auf Masse lege, die durch Überspannung betroffen sind. IO-PORTS habe ich wirklich im Überfluss, daran scheiterts nicht. Ich würde auch gerne auf die manuelle Multiplexvariante verzichten, wenn mir jemand einen Tipp geben könnte, wie ich die Eingänge vor Überspannung, die Unter umständen erheblich ist (25V zuviel) sicher schütze.
Im Anhang ist eine Schematik wie ich sonst die ADCs auf Masse gezogen hätte. Der BC546 sollte die Collector-Emitter Spannung aushalten. Widerstände habe ich absichtlich nicht eingezeichnet, auch nicht den Basiswiderstand, da es ja nur eine Schematik ist.
Zum Schluss noch eine andere Frage: Um hochohmige Spannungsteiler verwenden zu können aber gleichzeitig den ADC Eingang nicht unnötig hochohmig zu machen, hätte ich Impedanzwandler mit einer Ausgangsimpedanz von 1kOhm hergenommen. Der LM358 kostet nur 15Cent. Es würde mir insofern nichts ausmachen den zu Verbauen. Ein Impedanzwandler sollte sich doch grundsätzlich günstig auswirken, wenn ich durch ihn dann eben "hochohmige" Spannungsteiler und "niederohmige" ADC Eingänge verwende?
Danke
Martin
PS: Den 546 hätte ich außerhalb des Verstärkungsbereiches betrieben. Die Spannung die dann noch an ihm abfällt sollte doch dann zwar existieren, aber mich nicht weiter stören, weil ich eh einen anderen Kanal auswähle. Oder sollte ich da dann doch eher einen N-Kanal MOSFET hernehmen? Wenn ja gibts empfehlungen?
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Hier ist mal der neueste Stand, wobei ich noch nicht weis, wie ich den ADC vor Überspannung schütze. Wenn ein Widerstand alleine schon reicht, wie groß muss der dann sein?
Noch ne kleine Beschreibung:
Die Klemmen stellen den Anschluss meiner Versorgungsspannung und des lastwiderstands da. Ich habe jetzt erstmal die Impedanzwandler hinzugefügt, damit der Eingang des ADC nicht zu hochohmig wird. Aber ihr meintet ja dass der Widerstand den ADC vor Überspannung auch bei 30V schützt und somit eigentlich größer sein sollte.
Vor den Impedanzwandlern sind noch die Spannungsteiler und Anti-Aliasing filter, wenn mans als solche bezeichnen darf...
danke fürs durschauen.
Martin
