Neues Schaltnetzteil im Selberbau

[markusj]

Das ist der Grund warum ich einen Tiny861 verwende, der kann differentielle Messungen mit Verstärkung durchführen. Meine Messwiderstände haben 100mOhm ...

Zur PWM-Frequenz: Das hängt von deinem Leistungsteil ab, höhere Frequenzen bedeuten mehr Schaltverluste an den FETs, erlauben aber kleinere Induktivitäten und Kondensatoren.

mfG
Markus

[oberallgeier]

... Regelung mit integers ... eine immense Zeitersparnis ...

Dieses "immens" hatte ich bei meiner Entwicklung >>für mein System<< quantifiziert, siehe dieses Posting, ab "Ich hatte programmiert, getestet,". Das heißt ganz grob, dass ich FP > 2000 µs brauche gegenüber < 50µs bei Integer. Kommt natürlich auch auf die jeweils aktuellen Zahlenwerte an. Bei meiner Drehzahlregelung (bei Dir kann das anders sein - aber ich glaube dass der Unterschied nicht soooo sehr groß ist) kam noch dazu, dass bei mir Ist- und Stell-Größe grad mal 8 Bit breit sind - sprich: grad mal so eben drei signifikante Stellen. Da macht FP noch nicht wirklich Sinn.

[Martin.]

Das ist der Grund warum ich einen Tiny861 verwende, der kann differentielle Messungen mit Verstärkung durchführen. Meine Messwiderstände haben 100mOhm ...
mfG
Markus

Was ist jetzt der Grund? Würdest du mit einem 5:1 Teiler die 30V auf 5V begrenzen und dann die interne Verstärkung, die es im übrigen auch beim Atmega gibt, verwenden um dann das Messsignal bei kleinen Spannungen zu verstärken?
Dadurch wäre aber der Rauschanteil auch größer wenn ich da an Spannungen von ursprünglich <500mV denke. Aber das wäre natürlich die Lösung mit den wenigsten Bauteilen.

Schützt du eigentlich deine AD Eingänge vor Überspannung?

mfg

Martin

[Bernhard667]

Hallo,
noch ein paar Anmerkungen zur Spannungsmessung.
Die Transistoren setzt Du ein wie man Relais verwenden würde, Transistoren funktionieren anders.
Egal, das hat ja schon jemand gesagt.
Der Vorschlag mit den Multiplexern ist denkbar, aber unnötig. Multiplexen müsstest Du, wenn nur 1 ADC Pin da ist. Es sind aber genug da.

Vorschlag:
Häng doch einfach einfach deine 3 Spannungsteiler direkt an die Ausgangsspannung.
Nun hast Du an den 3 Teilpunkten + der ungeteilen Spannung 4 mal ein Maß der Ausgangsspannung U, also 1*U, 0,5*U, 1/3*U, 1/6*U
Je nach U mögen einige dieser Werte über 5 V liegen, d.h. sind gefährlich für den ADC-Pin.
Deshalb noch einen Serienwiderstand von 10K von der Teilspannung zum ADC Pin. Am ADC Pin selbst eine Zenerdiode von vielleicht 4.6V
Somit sind alle Spannungen an den ADC Pins begrenzt auf <5V und dem Pin passiert nichts.
Nun kannst Du die aus den ADC Pins den wählen, der am besten passt.
Entweder von der Zielspannung her:
U Ausgang soll 0-4V ->ungeteilte Spannung
4-8V Teiler 2 ...
oder liest den ADC an einem Pin aus und beurteilst, ob das der beste ist. Beispiel
Du liest am 1/6 ADC Pin und kriegst Resultat 400. Da kannst Du erwarten, daß der 1/3 Pin 800 liefert. Also wechselst Du auf den. Der 1/2 Pin würde 1200 liefern müssen. Das ist mehr als die möglichen 1024. Der Pin geht also nicht.
Das Verstärken der Ausgangsspannung erscheint mit überflüssig. 5V/1024 = 5mV. Das sollte doch wohl reichen.

Alles klar
Bernhard

[Neutro]

Die ADC Kanäle kann man leicht mit Schottky Klemmdioden gegen Überspannung schützen.
Als Shunt würde ich dir SMR oder SMS Shunts in SMD empfehlen, die gibt es in allen möglichen Werten von einigen mR bis mehrere 100mR.
Falls du für deine Einstellungen Port Pins sparen möchtest kannst du das auch mit einem Drehimpulsgeber, am besten mit integrierten Taster lösen.
Wenn du dann noch die Messkanäle mit Multiplexer durchschaltest sparst du noch mehr IO´s.
Ich habe vor 2Jahren mal eine Messkarte gebaut mit 32 Messkanälen die mit 2 4067 Multiplexern auf einen ADC Eingang geschaltet werden.
Funktioniert bestens bis heute.

Gruß

Neutro

[markusj]

Hallo,

Was ist jetzt der Grund? Würdest du mit einem 5:1 Teiler die 30V auf 5V begrenzen und dann die interne Verstärkung, die es im übrigen auch beim Atmega gibt, verwenden um dann das Messsignal bei kleinen Spannungen zu verstärken?

Nein, ich skaliere mir Eingangs und Ausgangsspannung entsprechend VRef, dafür habe ich die größere der beiden verfügbaren Referenzen ausgewählt (besseres Signal/Rausch-Verhältnis).

Dadurch wäre aber der Rauschanteil auch größer wenn ich da an Spannungen von ursprünglich <500mV denke. Aber das wäre natürlich die Lösung mit den wenigsten Bauteilen.

Richtig, durch den kleineren Signalpegel kann ich mir eher Rauschen einfangen, dass ich dann noch zusätzlich verstärken würde.
Bei der Strommessung messe ich aber lieber mit Verstärkung als dass ich im Worst-Case 6,25W Leistung am Shunt verbrate. Außerdem messe ich differentiell, Störungen die beide Leitungen betreffen sollten sich also aufheben.

Schützt du eigentlich deine AD Eingänge vor Überspannung?

Nein, ich habe je nach Versorgungsspannung bis zu 50% Luft nach oben, außerdem hängt vor jedem Eingang ein RC-Glied welches einerseits Störungen wegfiltert, andererseits aber auch durch den Serienwiderstand eine Schutzfunktion hat.

Am ADC Pin selbst eine Zenerdiode von vielleicht 4.6V Somit sind alle Spannungen an den ADC Pins begrenzt auf <5V und dem Pin passiert nichts.

Schlechte Idee, eine Zenerdiode fängt schon vor ihrer Nennspannung an, leitend zu werden - damit kann man sich also wunderbar die Messwerte versauen und wundert sich warum nichts linear wird.
Außerdem verbraucht dein Auswertungsvorschlag massig Zeit, da jeder Kanal im Worst-Case mehrfach ausgelesen wird. So kann man sich die Regelgeschwindigkeit auch in den Keller drücken ...

Die ganzen Schutzmaßnahmen sind imho übertrieben, beim AVR hat jeder Eingang Schutzdioden, sorgt dafür dass der Eingangspfad ausreichend hochohmig ist, den Rest besorgt der AVR.


Vielleicht noch als Randbemerkung, mein Projekt ist weniger ein Schaltnetzteil im Sinne von Labornetzteil. Tatsächlich soll das ganze zwei Funktionen haben:
1. Akkulader mit Eingangsspannung zwischen 3 und 12 Volt. Primär um meine Pollin-LiPo-Zellen zu betanken.
2. Universal-Spannungsquelle zwischen 0 und 12V, als Stromversorgung kämen zum Bleistift besagte LiPos in Frage. Ursprünglich geplant um meinen Asuro und später andere Roboter mit ihrer Wunschspannung zu versorgen.
Die Schaltung gibt daher sowohl einen Step-Down als auch einen Step-Up Betrieb her, Überwacht werden können Ein- und Ausgangsstrom, Ein- und Ausgangsspannung sowie die Hilfsspannung für die MosFET-Ansteuerung.

Da das ganze auf Batteriebetrieb ausgelegt ist, achte ich etwas mehr auf den Leistungsverbrauch ...

mfG
Markus

[Bernhard667]

Hallo,

besprechen wir jetzt eigentlich gerade Martin. oder MarkusJ?
Oder is das einer?

Bernhard

[markusj]

Hihi, nein, es geht um Martins SNT. Ich ging nur kurz auf mein Projekt ein um die abweichenden Prioritäten aufzuzeigen. Martin hatte lediglich Bezug auf mich genommen.

Außerdem führe ich keine Selbstgespräche über zwei Accounts, dafür würde mir auch einer reichen :P

mfG
Markus

[Martin.]

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?

[markusj]

Ich glaub auch, dass es eher ungünstig ist mehrere ADC Kanäle auszulesen.

Warum? Der ADC hat doch extra zu diesem Zweck einen Multiplexer eingebaut. Und schneller als das Umschalten des externen Multiplexers wird die interne Umschaltung auch sein!

Kann mir vielleicht von euch jemand verraten, wie ich bei einfachen Verbindungen bei Eagle so schöne Labels dranfügenkann.

Du weißt wie man normale Labels platziert? "Button ABC über dem Ausrufezeichen auf gelbem Grund, ziemlich links unten in der Werkzeugleiste). Wenn du jetzt oben den zweiten Button neben der Layerauswahl anklickst, ist das Label nicht mehr nur ein einfacher Text sondern bekommt noch den Pfeil verpasst.

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?

Äh, nein, 50Hz-Rauschen ist wohl das kleinste Problem. Wenn ich das SNT mit 100kHz betreibe, bekomme ich da deutlich mehr "Brumm" rein.
Ich habe die RC-Glieder für die Strommessung fürs erste auf 680 Ohm und 2,2nF festgelegt, sollte ich Probleme mit Rauschen bekommen (die Grenzfrequenz >650kHz ist eigentlich eine Fehlauslegung *duck), wird der Widerstand vergrößert.
Bei der Spannungsmessung habe ich relativ hochohmige Spannungsteiler im von 150kOhm bis 250kOhm und einen Kondensator von 100pF, was Rauschen oberhalb der ADC-Bandbreite gut unterdrücken sollte. Da der Eingangswiderstand hier relativ groß ist, werde ich bei Bedarf den Kondensator vergrößern müssen.

Die Dimensionierung der RC-Glieder sollte nicht zu knapp sein, sonst bekommt man schnelle Schwankungen nicht mit - und ein blinder Regelungsalgorithmus bringt nichts.

mfG
Markus