LiPo an Arduino Nano Kabeldicke

[Moppi]

Ich habe noch was gefunden, bezüglich der Störungen und der ADC-Eingangsbeschaltung: https://www.mikrocontroller.net/topic/69390

Insbesondere diesen Beitrag, mal als Zitat rüber geholt:

Hallo,

der Eingangswiderstand des ADC ist sehr hoch, weit im Megaohm-Bereich!
Der Pin muß Eingang ohne PullUp sein.


Es wird von Atmel eine relativ niederohmmige Quelle gefordert, weil die
Sample&Hold-Schaltung sonst Fehler erzeugt, weil das interne C aus einer
hochohmigen Quelle nicht innerhalb der 2 Takte auf den echten Wert
aufgeladen wird.


Ganz praktisch reicht es bei meinem AVR (Exemplaabhängig!) auch mit
220k/20k || 10n aus, um den Fehler unter 1% zu halten.


Gruß aus Berlin
Michael

Wenn das so ist, sollte man wohl dann mit 100k bis 200k bei R1 als Grenzwert arbeiten und keinesfalls in den Megaohm-Bereich hinein gehen.
Der Kondensator hier überbrückt R2 - soweit ich das gelesen habe. Ob das viel Sinn macht? Wollte es nur erwähnen.


Noch mal geschaut, was im Datenblatt zum mega328 steht:

The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately 10 kΩ or less. If sucha source is used, the sampling time will be negligible. If a source with higher impedance is used, the
sampling time will depend on how long time the source needs to charge the S/H capacitor, with can vary
widely. The user is recommended to only use low impedance sources with slowly varying signals, since
this minimizes the required charge transfer to the S/H capacitor.

[021aet04]

Welchen R2? Und ein Kondensator überbrückt nichts, außer er ist defekt, sondern speichert. Der C lädt und entlädt sich langsam über die Widerstände, somit ist es unempfindlicher gegen schnelle Spannungsänderungen wie sie bei Störungen auftreten.

MfG Hannes

[Moppi]

Spannungsteiler R1 , R2. R1 = oben, R2 unten. Gut, vielleicht hätte ich nicht "überbrückt" sondern "parallel zu" schreiben sollen.

[xcalibur]

So, danke für die Hilfe. Da sowohl Hannes als auch der in Moppis Antwort zitierte Michael für R1=R2=10k Ohm vorschlagen würde ich die beiden Widerstände verwenden. Bei dem Potenziometer war mir nicht bewusst dass es die als einfache Bauteile gibt (kenne die nur in überdimensionierter Form am Verstärker). Falls ich im Elektronikgeschäft einen passenden finde ersetze ich R2 damit.

So stelle ich mir dann die Verkabelung vor - mit 8,4V am VIN und max. 4,2V am A0 und einem Kondensator für eine bessere Fehlertoleranz. Seid ihr damit einverstanden?

[021aet04]

Nicht ganz. Der Kondensator muss parallel zum R2. Also den Anschluss vom "A0" trennen und mit GND verbinden. Anschließend die Verbindung der Widerstände und des Kondensators zusätzlich mit "A0" verbinden. Den Kondensator würde ich noch kleiner machen (unter 1uF) und keinen Elko sondern einen keramischen nehmen.

MfG Hannes

[xcalibur]

Anschließend die Verbindung der Widerstände und des Kondensators zusätzlich mit "A0" verbinden.

Bin mir nicht sicher ob ich den Satz richtig interpretiert habe. Ist das so korrekt?

[Moppi]

Ich versuchs mal mit einer Antwort. Ich hoffe aber, da kommen noch bessere Erklärungen und genauere!


Zumindest ist die Beschaltung des C so richtiger, bitte aber den C zwischen A0 und GND - nahe am µC, schalten!
In Verbindung mit R1 wirkt der Kondensator als Tiefpass. Allerdings verändert R2 den kapazitiven Blindwiderstand und damit die Charakteristik des Filters.
Ein Tiefpass sorgt dafür, dass hohe und sehr hohe Frequenzen gedämpft werden, bis dahin, dass sie den Filter gar nicht mehr passieren.
Jetzt haben wir hier keine Wechselspannungsanteile in der Versorgung (direkt vom Akku) so dass daher nichts ausgefiltert werden muss und kann. Da eine Gleichspannung gemessen werden soll, könnte ein Filter schon bei sehr geringer Frequenz wirksam werden. Unter nicht Beachtung von R2 kann C noch größer sein. Bei R1 = 10kOhm und C = 470nF läge die Grenzfrequenz bei ca. 33Hz. Bei 220nF für C, bei 72Hz. C hat einen Blindwiderstand (Xc), nach dem sich die Grenzfrequenz richtet, der wird hier durch den Parallelwiderstand R2 beeinflusst - meine ich. Da Du Gleichspannung messen willst und höherfrequente Störungen (ab 100, 200, 300 ... 500Hz) unterdrückt werden können, sind die 220nF schon in Ordnung so - würde ich jetzt sagen. Es kommt dann auf die Störungen an, die Du hättest - hast Du keine, brauchts keinen Filter


Betrachtet man die Störeinflüsse direkt am Eingangspin zum ADC - nach dem Spannungsteiler (also nicht die am Spannungsquellenausgang - LiPo), würden Frequenzen im MHz-Bereich ausgefiltert (vermutlich ab dreistelligem MHz-Bereich).

Ich würde, wegen der Klarheit, eher vielleicht dann so eine Beschaltung wählen:


Wobei der Tiefpass dicht am µC plaziert werden sollte.




Normal wird ja VCC mit AVCC verbunden, hier kann - laut Datenblatt zum mega328 - noch ein Filter aus 100nF und 10µH eingebaut werden. Wenn es den braucht (Du hast Gleichspannung aus dem Akku). Steht bei mir im Datenblatt unter: 28.6.2. Analog Noise Canceling Techniques


Ich denke, Sicherheit bekommst Du, wenn Du im Betrieb der fertigen Schaltung mit einem Oszilloskop dran gehst und das Signal am ADC-Eingang anschaust.
Außerdem ist bis jetzt noch nicht klar, was Du mit dem Nano am Ende machen willst.




MfG