Guten Tag

Aufgrund dessen das ich es cool fand mit einem Arduino Spannungen zu messen, stieß ich auf das Problem, das mein Arduino bei negativen Spannungen Feuer fing. Aufgrund dessen habe ich rum geforscht und kam zum klassischen Problem das, egal ob Arduino oder AD Wandler, keiner der Chips direkt negative Spannungen vertragen.

Dieser Beitrag soll grundlegend helfen zu verstehen was die Künstliche Null ist und welche Funktion sie bietet.

Ich gehe hier von einem Chip aus der folgende Daten hat:

URef: 5V
Ue-max(Maximale variable Spannung): 5V
Auflösung: (8 Bit (1024 Teilungen))

Mein Wunsch war es Spannungen von +50V bis -50V zu messen. Ich nutze Metallschichtwiederstände aufgrund dessen das sie eine geringere Tolleranz haben. Die Stromaufnahme der Wiederstände habe ich bei 0,25W belassen. Somit ergeben sich folgende Daten:

Chip:

  • URef: 5V(Spannungsversorgung/Arbeitsspannung)
  • Ua: 0V – 5V(Spannungsbereich des Analogen Eingangs)
  • Auflösung: (8 Bit (124 Teilungen)) (100V /1024 = 0,10 V/Bit)
    100V deswegen, weil wir einen Spannungsbereich von +50V bis -50V haben und es dementsprechend 100
    Einheiten sind.

Schaltung:

  • Ur: 5V(Referenzspannung)
  • Ua: 5V bis 0V(Umgewandelter Wert für den Analogeingang)
  • Ue: +50V bis -50V(Spannungsbereich)
  • Ra: 10kOhm(um die Wattzahl bei zu behalten)
  • Iges: U / R = 5V(Uref bzw. Ur) / 10000 =
    0,005A
  • Pges: U * I = 5V((Uref bzw. Ur) * 0,005A =
    0,025 W

Ergebis nach Script

  • Rr: 5kOhm (Wiederstand Künstliche Null)
  • Re: 10kOhm (1. Wiederstand Spannungsbrücke)

Das Script was ich genutzt habe ist eine Excel Tabelle indem man gewisse Werte eintragen kann und kein Ingenieur sein muss. Ich werde den Link noch einbetten.

Wie auf den folgenden Fotos zu sehen hat die Rechnerei funktioniert. Wir haben bei 50V Mess-Spannung eine Spannung von 5V am analogen Eingang. Bei 0V Mess-Spannung sind wir somit nicht bei 0V sondern bei 2,5V. Somit haben wir von 2,5V bis 5V die Gewissheit das es sich um einen positiven Wert handelt.
Dem zufolgen ist es bei -50V Mess-Spannung exakt 0V Spannung am analogen Aingang. Ab hier können wir von +50V bis -50V alles messen.

Alles was drüber oder drunter ist macht eure Schaltung fritte!!!

Diese Diashow benötigt JavaScript.

So. Man sieht also das durch die Künstliche Null die Spannung derart hoch gehoben wird das Negative Spannungen sich dennoch positiv auswirken. Das ist auch einer der üblichen Wege um Negative Spannungen zu messen. Hierbei ist aber zu beachten das man keinerlei Schutzschaltungen integriert hat, und es sich dementsprechend rein zum Wissen her eignen soll.

Wie sich das in einem Arduino schön verpacken und nutzen lässt werde ich noch in einem anderen Beitrag vermitteln. Fest steht aber das dies der Grundaufbau darstellen wird den ich nutzen werde.

One Reply to “Analogverarbeitung – Künstliche Null”

Kommentar verfassen

%d Bloggern gefällt das: