Гальваноразвязка аналогового сигнала для mega328

Дисплеи, датчики и прочие функциональные узлы, управляемые МК.
Ответить
U-M
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 35
Зарегистрирован: Ср сен 25, 2019 17:46:33

Сообщение U-M »

Здравствуйте.

Нужна идея, потому что доступными методами реализация не вышла....

Исходные данные:

Аналоговый сигнал 0...5 В (обычная постоянка от нуля до +5 вольт). МК - мега 328 и его аналоговый вход (ну пускай А3).
Источник аналогового сигнала для тестов - лабораторный БП, трансформаторный (не импульсный).

При подключении БП к МК и регулировке в требуемом диапазоне - все отлично. Получаем свои 1024 отсчета. При этом если напряжение не крутить, то отсчеты идут стабильно и не скачут, то есть поставил 2.5 вольта, имеется 512 отсчетов АЦП. При напряжении 0 вольт, отсчет также равен нулю (вход А3 подтянут к земле резистором 10 к).

Требуется гальваническая развязка регулирющего напряжения 0...5 вольт от аналогового входа МК. При этом напряжение питания МК в гальваноразвязке на "той" стороне использовать нельзя.

На глаза попался цифровой изолятор ISO1211D. С ним не получилось - входное напряжение регулируется в слишком узком диапазоне и резисторами на входе не растягивается... Похоже ему вообще 5 вольт маловато, потому что в даташите намеки про 24 вольта по входу...

Второй вариант - это оптопара LOC110 и два ОУ МСР601. Питание однополярное, ОУ rail-to-rail (если важно). Схема собрана по классике. Но для питания ОУ на "той" стороне использован гальваноразвязанный DC-DC на 5-5 вольт AM1D.

На первый взгляд, все заработало "как надо" и даже ничего не сгорело. При проверке тестером, диапазон 0-5 на входе и выходе есть (ну не хватает на выходе около 2% - это вообще не важно). Гальваноразвязка есть, линейность на выходе относительно входа есть.

Первая проблема - самая серьезная - при подключении к МК выявилось, что отсчеты скачут, при чем достаточно серьезно. Попытка программно усреднить отсчетов 20-30 ситуацию улучшила несильно. На вход МК был поставлен конденсатор на 47 мкФ - ситуация практически улучшилась, но все равно есть на 1-3 отсчета колебание - это проблема.
Вторая проблема - при входном 0 вольт, на выходе 0 вольт не получается. есть что-то остаточное. Подтяжка резисторами входа МК не помогает.
Третья проблема - если вход на "той" стороне висит в воздухе - на вход МК прет от 0 до 5 вольт. Подтяжка входа на "той" стороне помогла.

Попытки зашунтировать DC-DC конденсаторами не помогает. Дроселли по питанию DC-DC непомогают. Просто без DC-DC проблема уменьшается, но все равно есть.

Такое ощущение, что связка оптопары и ОУ находится в каком-то слабогенераторном режиме...

Схему приложил. Надеюсь, на умную мысль общества. Может есть какие-то гальваноразвязанные модули, но конечно не по цене самолета?
Вложения
110.png
(25.65 КБ) 313 скачиваний
Реклама
Реклама
U-M
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 35
Зарегистрирован: Ср сен 25, 2019 17:46:33

Сообщение U-M »

У него питание двуполярное и цена ... недалеко от самолета.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 44143
Зарегистрирован: Пн ноя 30, 2009 03:00:01
Откуда: Нерезиновая

Сообщение АлександрЛ »

А что вы хотите?
"прецизионный" усилитель с гальваноразвязкой 1500 вольт, чтобы стоил как LM358?
А "двухполярное питание" с гальваноразвязкой легко решается..

https://aliexpress.ru/item/32384324341.html
~ 115 рублей- ДОРОГО? :facepalm:
https://aliexpress.ru/item/33005689281.html
или ~250 рублей за две штуки..
Даже на сраный гамбургер в макдоналдсе не хватит.. :facepalm:
А что тогда, по- вашему "дёшево"? две копейки?

Вот ещё варианты-
https://static.chipdip.ru/lib/148/DOC004148360.pdf
https://aliexpress.ru/item/4001362411685.html
https://aliexpress.ru/item/32933582170.html
https://static.chipdip.ru/lib/321/DOC005321691.pdf
https://aliexpress.ru/item/32822387192.html
https://aliexpress.ru/item/32838033257.html
https://aliexpress.ru/item/4000456670218.html
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
U-M
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 35
Зарегистрирован: Ср сен 25, 2019 17:46:33

Сообщение U-M »

Спасибо. Попробую подумать что можно с предложенным сделать.

Однако вопрос не дает покоя - почему на выходе гуляет напряжение?
Реклама
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7077
Зарегистрирован: Пт ноя 11, 2016 05:48:09
Откуда: Сердце Пармы

Сообщение Ivanoff-iv »

быть может дешевле окажется оцифровать с горячей стороны, а потом просто передать полученное через оптопару?

Добавлено after 2 minutes 18 seconds:
понадобится тини 13, оптопара и изолированный источник питания (вроде у MAXIMов чтото подобное есть с конденсатором для переноса энергии)
Для тех, кто не учил магию мир полон физики :)
Безграмотно вопрошающим про силовую или высоковольтную электронику я не отвечаю, а то ещё посадят за участие в (само)убиении оболтуса...
Реклама
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1339
Зарегистрирован: Вт ноя 19, 2019 06:10:18

Сообщение tonyk »

Вот с чем сейчас работаю:
https://www.elitan.ru/price/index.php?f ... seenform=y

Только учтите, что все подобные усилители используют тот или иной вид модуляции, поэтому "шумят". И требуют правильной трассировки платы. Подобные вещи есть у Avago и AD. Цена от 100. И ещё учтите, что развязывающие усилители, чаще всего, используют для гальванической развязки от высоких напряжений, поэтому сделать дешевле 400-500 рублей за канал вряд ли получится.
U-M
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 35
Зарегистрирован: Ср сен 25, 2019 17:46:33

Сообщение U-M »

Ясно спасибо.

Присматриваюсь к HCPL7xxx. Конкретно HCPL7510 - подкупило на выходе напряжение, пропорциональное измеряемому току и однополярное питание. Пробежался по дгуим сериям HCPL - у просмотренных "горячая" часть одинаковая - снимается напряжение с шунта. И тут кажется будет засада. По даташиту HCPL видит +-0,2 вольта. У меня измеряемое 0-5 вольт. Значит оперируем сигналом только 0...+0,2 вольта., потому что в этом диапазоне линейно. Ну делителем уменьшу 5 вольт до 0.2 вольта. Ну пройдет на выход к МК мое измерение, но в итоге, учитывая как считает МК, учитывая делитель с 5 до 0.2 вольт, я не смогу увидеть весь диапазон 0...5 вольт. У буржуев что-то похожее проскакивало - не вспомню, там ардуинец жаловался что HCPL передает с делителем сигнал вольт от 3 кажется.
Но тем не менее, приедет HCPL - поковыряюсь, сообщу что выходит.

Вариант поместить АЦП в "горячей" части и устроить ему гальваноразвязку цифровых линйй к МК - ну не очень хочется программу перелопачивать, но тут видится IIC, потому что LCD тоже с IIC - надеюсь что таймеры в МК не порушатся, если еще и АЦП будет в конструкции, но опятьже при условии, что в разнос сигнал не пойдет при оцифровке. Присмотрел 10-битный АЦП и IIC гальваноразвяку - тоже приедет отпишу что получается...
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 44143
Зарегистрирован: Пн ноя 30, 2009 03:00:01
Откуда: Нерезиновая

Сообщение АлександрЛ »

[uquote="U-M",url="/forum/viewtopic.php?p=3882998#p3882998"]Присматриваюсь к HCPL7xxx. Конкретно HCPL7510 -[/uquote]
А HCPL-7510 не стоит как "крыло самолёта"?
https://aliexpress.ru/item/33055659416.html ~340 рублей с доставкой
https://aliexpress.ru/item/1005001316569149.html ~ 270 рублей
https://aliexpress.ru/item/4000434251236.html ~ 880 рублей за 10 штук..
https://www.chipdip.ru/product0/8711693177 - 600 рублей..
И сравните цены с тем, что я ранее предлагал.. :dont_know:
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7077
Зарегистрирован: Пт ноя 11, 2016 05:48:09
Откуда: Сердце Пармы

Сообщение Ivanoff-iv »

[uquote="U-M",url="/forum/viewtopic.php?p=3882998#p3882998"]Конкретно HCPL7510 - подкупило на выходе напряжение, пропорциональное измеряемому току.[/uquote] А это тоже мысль - измерять не напряжение, а ток... а как сделать ток из напряжения даже мыши знают.
Получается, например, такая штука: резистор - катушка -> датчик холла - оцифровка...
Для тех, кто не учил магию мир полон физики :)
Безграмотно вопрошающим про силовую или высоковольтную электронику я не отвечаю, а то ещё посадят за участие в (само)убиении оболтуса...
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1339
Зарегистрирован: Вт ноя 19, 2019 06:10:18

Сообщение tonyk »

Присматриваюсь к HCPL7xxx.
У Аваго такие усилители дорогие, поэтому я их и не применяю, хотя раньше использовали.
C измерением напряжения проблем нет, только учти, что у них входное сопротивление, обычно, 10-20 кОм, поэтому лучше поставить аттенюатор но ОУ с R2R входом и выходом для однополярного питания. Если же нужно измерять от прямо нуля, то посмотри R2R, которые умеют это делать. Как вариант, посмотри AD7909 или её более современную замену.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 15694
Зарегистрирован: Вт мар 16, 2010 22:02:27
Откуда: ДОНЕЦК

Сообщение BOB51 »

В принципе все варианты работают как Модуляция - усиление - ДеМодуляция (МДМ усилители)...
А там или оптика или емкости или трансформатор в развязке.
При желании можно и самому чего соорудить... На имеющейся рассыпухе...
:roll:
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 781
Зарегистрирован: Сб июн 01, 2013 22:24:21
Откуда: ПФО

Сообщение alex_ »

[uquote="U-M",url="/forum/viewtopic.php?p=3882998#p3882998"]но тут видится IIC, потому что LCD тоже с IIC[/uquote]
Лучше UART там всего 1 провод(одна оптопара потребутся), IIC шина двухнаправленная как вы её оптопарами туда сюда сигнал гонять будите, можно что то придумать, но городить придётся.
U-M
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 35
Зарегистрирован: Ср сен 25, 2019 17:46:33

Сообщение U-M »

Поковырялся с HCPL7510. Результат ожидаемый, отрицательный.

Регулировка на входе через делитель на резисторах укладывается в 0.4 вольта (вместо 0...5 вольт). То есть входное напряжение я меняю от 0 до 5 вольт, делитель обеспечивает требуемые по даташиту 0...2 вольта, а на выходе HCPL диапазон перекрывается, если входное изменяется в узком диапазоне 0...0,4 вольта. То есть не подходит.

Положительный момент - нет скакания напряжения на выходе HCPL.

Жду когда приедет внешний АЦП...
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1339
Зарегистрирован: Вт ноя 19, 2019 06:10:18

Сообщение tonyk »

Результат ожидаемый, отрицательный.
Я ж тебе сказал как делать. У нас такие прекрасно работают. Ты просто не послушал меня, не понял, вот фигню и получил.
Друг Кота
Сообщения: 5066
Зарегистрирован: Вс фев 15, 2009 01:04:58
Откуда: Kaluga

Сообщение Wladimir_TS »

А как вообще решается вопрос гальваноразвязки при обеспечении хотя-б 12 полноценных разрядов измерения? Есатественно для случая невозможности переноса АЦП на "горячую" сторону

ISO122 пробовал - очень печальный результат, особенно с учетом наличия кроме постоянного смещения, еще и переменной составляющей 50 Гц.

А если разность потенциалов не 1000, а скажем 50000 вольт, где это актуальнее - просто передать туда питание уже проблема, оптопары нетривиальной конструкции и медленные.
U-M
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 35
Зарегистрирован: Ср сен 25, 2019 17:46:33

Сообщение U-M »

Какой-нибудь toslink применить? :shock:
Друг Кота
Сообщения: 5066
Зарегистрирован: Вс фев 15, 2009 01:04:58
Откуда: Kaluga

Сообщение Wladimir_TS »

По подробнее можно ? Еще раз уточню - АЦП строго на "холодной" стороне.
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 515
Зарегистрирован: Вт янв 01, 2013 15:51:19
Откуда: Vilnius

Сообщение Jurkin »

Как вариант могу порекомендовать NJM4151 - это преобразователь напряжение-частота или частота-напряжение. Вобщем преобразуете напругу в частоту, затем на оптрон, а после него обратно. Обратно можно и не преобразовывать, просто меряем частоту.
Такой способ развязки аналогового используется в некоторых частотниках.
OKF
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1431
Зарегистрирован: Вт июн 07, 2011 08:03:18

Сообщение OKF »

[uquote="Ivanoff-iv",url="/forum/viewtopic.php?p=3882791#p3882791"]быть может дешевле окажется оцифровать с горячей стороны, а потом просто передать полученное через оптопару?[/uquote]Простенько и со вкусом. А если есть возможность запитать от БП источника сигнала - вообще класс. И максимальную точность измерения можно получить.
Ответить

Вернуться в «Периферия»