Лабораторный БП из AT/ATX или серьёзная схема.

[Starichok51]

контроллер (АТмега8) может выдать на AREF внутреннюю опору 2,5 Вольта, но эта внутренняя опора имеет большой разброс между экземплярами. поэтому нужно использовать внешнюю стабильную опору.
Ivanoff-iv, симметричные делители ты можешь только в симуляторе сделать. реально замучишься их симметрировать.
и заниженная опора на AREF только увеличит погрешность измерения.
как выше Слабовик писал, на AREF подаем те же +5 Вольт и используем всего один делитель. и даже необязательно очень точно подбирать этот делитель - можно программным способом сделать калибровку обеих точек (0 и -20 Вольт).
и меня в качестве опоры служит то же самое напряжение дежурки, от которого питается МК, и мне этой точности хватает.

[Ivanoff-iv]

по делителям - согласен... что дежурка стабильна... ладно... но на ареф лучше подать 4 в. (взятых делением этого-же питания) тогда вес отсчёта ацп будет 0,2 в а не 0,3...
а 0,2 имхо намного симпатичней смотрится чем 0,3...

Добавлено after 2 minutes 22 seconds:
блин... недосып... 0.02 В (20/1024) ведь, тогда пофиг...

[Starichok51]

извините, я там неправильно сказал.
при использовании внутреннего АЦП у меня стоит стабилизатор на тл431 примерно на 4 Вольта.
но каналы ШИМ работают от напряжения питания, которое для ШИМ служит опорой.
и в версии с внешними ЦАПами тоже опорой для них служит напряжение питания +5В от дежурки.

[Ivanoff-iv]

вот... для этого и стоит изметять напряжение на выходе ШИМ...чтобы в случае уплывания питания можно было откорректировать заполнение...
так наличие стабильной опоры вновь обретает смысл...

[Shpionus]

Всё это понятно.
Так а если задать чтобы AREF сам выдавал изнутри эти +2.56В, и измерительный делитель опереть об питание +5В, Вы считаете что будет плохая стабильность? "Ivanoff-iv"?
Разброс внутренней опоры от экземпляра к экземпляру, это понятно. Но мы-же всё равно делитель будем подбирать, под конкретный экземпляр контроллера! На счёт программной калибровки обоих точек, не очень понял. Как это на практике будет выглядеть?

Дежурка стабильна за счёт своего TL431, который её стабилизирует, ну не считая помехи, которые RC (LC) можно задавить. Но у меня на дежурке нету +5В (я их убираю ), и дежурка в принципе не надёжное дело, сгорит, что-то оборвётся, и контроллер сдохнет. Я как-то один так уже потерял. Так что контроллер, я в любом случае считаю нужным, питать от своего стабилизатора. Только не от "TL431" а от "LM7805", или от "AMS117 5.0" и мне кажется, что этой стабильности должно хватить.

Ivanoff-iv
Смысл обретает не необходимость стабильной опоры, и всего прочего, а стабильное питание самого контроллера! Это решает все проблемы разом

Короче, если с TL431 но вот так:?

Чувствую, что преимуществ по сравнению с вариантом "Ivanoff-iv" нету

А точно подбирать резисторы по моему в любом случае придётся. Интересно только на сколько точно?

А в случае без внешней опоры, с входным диапазоном АЦП 0 - +4 В, это придётся рабочий диапазон АЦП программно задавать от 0 до +пит.? и задавать точку "нуля" на уровне +4В на входе АЦП?
Действительно, как на это повлияет внутренний разброс экземпляров? Это реально какую-то калибровку обоих точек надо будет делать?
И кстати, а как с линейностью при этом всём будет?



Короче у меня голова кругом. Что на всё это скажет виновник темы, "pavel2000"? Он же вроде собирается это всё делать?

Или может не заморачиваться не предсказуемым результатом, и сделать на ОУ:?

[Starichok51]

ну что ты привязался к внутренней опоре? она заведомо хуже, чем стабилизатор на тл431.

[pavel2000]

[uquote="Shpionus",url="/forum/viewtopic.php?p=4050049#p4050049"]Короче, если с TL431 но вот так:?
[/uquote]

Возможно, за опору имеет смысл взять 2.5В с управляющего вывода TL431.
На аноде, как и указано, делителем выставить чуть большее напряжение (чем опора), от которых брать измерительный делитель.

Тогда получим более высокую точность, т.к. опора будет общая.
По этому варианту мы также не теряем диапазон измерения АЦП, что очень хорошо.

На самом деле, диапазон выходного напряжения должен попадать в чуть более узкий диапазон, чем 0-AREF - чтобы была возможность программной компенсации, и чтобы единица отсчета АЦП соответствовала измеряемой единице (10мВ к примеру).
Т.е. для 10 бит АЦП, с диапазоном 0-1024 отсчетов, выходное 20В (ну или ноль) в идеале должны соответствовать не 1024 отсчетам, а 1000.
Каждая единица отсчета АЦП будет соответствовать 20мВ выходного напряжения.

Если 1024 отсчета - это 2.5В, то остающиеся для подстройки 24 отсчета - это 58мВ.
2.4% - вполне приятный процент на разброс значений делителей

[uquote="Shpionus",url="/forum/viewtopic.php?p=4050049#p4050049"]На счёт программной калибровки обоих точек, не очень понял. Как это на практике будет выглядеть?
Это реально какую-то калибровку обоих точек надо будет делать?
И кстати, а как с линейностью при этом всём будет?[/uquote]

Линейность будет как у обычного делителя, с точностью вроде как всё аналогично.

Только вот настройка, в отличие от применения обычного ОУ, будет требовать подгонки за несколько раз.

В обычном ОУ:

шаг 1: замкнули вход на массу (соответствует 0 входного напряжения) - посмотрели смещение ОУ - те запомнили измерение АЦП, соответствующее нулю.

шаг 2: подали 20В, подстроечником коэффициента усиления ОУ подогнали АЦП на позицию "шаг1 + 1000", соответствующую 20В. Т.е 1 отсчет АЦП у нас будет соответствовать 20мВ.

на этом всё, т.к. подгонка слабо влияет на "нуль" (даже в инвертирующем включении).

В "измерении напряжения наоборот" шаг 2 будет сильно (как я представляю) влиять на измерение шага 1. поэтому возможно что придется повторить их несколько раз.
Возможно, что я не слишком прав и влияние не будет сильным - я не считал, но субъективно думаю так.

Замечу, что если "наоборот" измерять "ток зеркала" - то там тоже можно закалиброваться за два шага.
Тему с инверсией и измерением "от опоры" я изначально предлагал для "токового зеркала" - там получается чуть другая математика.
Ноль тока соответствует опоре, поэтому и "диапазон АЦП" не съедается и настройка получится проще.

Когда я в первый раз про такую штуку думал (применительно к измерению напряжения), в итоге всё равно на ОУ сделал.

Кстати, диод в твоей схеме не нужен, у тебя ведь на ОУ нет отрицательного питания.
Также в реальной схеме _мне_ оказалось нужным на + вход ОУ добавить смещение в пару мв - но это уже от примененного ОУ зависит.

[Shpionus]

Короче, до меня вдруг дошло... Не получится опорой делителя делать +5В, при -20 В измеряемых, вход АЦП уходит в минус 7,5 В.
Чтобы при измеряемом диапазоне 0 - -20 В, на входе АЦП было +2,56 - 0 В, опорное для делителя, должно быть именно +2,93 В. И его можно получить только с помощью TL431. Невелико пространство для манёвра Впрочем это и так было очевидно, и я до этого считал всё с учётом этого, просто сейчас вот сформулировал эту истину для себя

Starichok51 - Разве? Вон последний проект который я показал, именно на внутренней опоре +2,56 В сделан. Мне показалось что вполне стабильно. Сравнивал с мультиметром DT9205A на ICL7106.

pavel2000
Значит принимаем вариант "Ivanoff-iv" ? Так как внешняя опора делителя, и AREF на TL431 это именно то что он на предыдущей странице показал.
Вы что, хотите корректировать смещение нуля ОУ программно? Я считаю что это лишнее. Легче одним высокоомным резистором подать смещение на один из входов ОУ, так и нелинейность АЦП в районе нуля, тоже корректируется за одно. Я всегда так делаю.

А вот про диод, как мне кажется, вообще никто не понял
Он нужен ИМЕННО из-за отсутствия отрицательного питания! дешёвые ОУ типа LM358, LM324, при однополярном питании, не способны на своём выходе, установить полный ноль! И это не смещение нуля на входе, это именно ограничение выходного каскада! А диод, в сочетании с резистором 1 кОм на корпус, как раз позволяют свести это напряжение до почти нуля! Это решение испытано мной на практике, уже в нескольких усилителях сигнала с шунта для входов контроллеров!

С применением ОУ, я ожидаю как раз вообще отсутствия каких-то программных подгонок в АЦП! Это необходимо для повторяемости!

На счёт смещения в пару милливольт на вход ОУ, так я это и писал где-то ранее. Это необходимость балансировки всех дешёвых ОУ Я это всегда делаю.

[Starichok51]

Чтобы при измеряемом диапазоне 0 - -20 В, на входе АЦП было +2,56 - 0 В, опорное для делителя, должно быть именно +2,93 В. И его можно получить только с помощью TL431. Невелико пространство для манёвра Впрочем это и так было очевидно

для меня это не очевидно. откуда появилось 2,93?

Starichok51 - Разве? Вон последний проект который я показал, именно на внутренней опоре +2,56 В сделан.

может, я и не прав. в даташите есть только разброс опоры - минимум, номинал и максимум. "точностных" данных нет.
у меня в ранних версиях с внутренним АЦП есть инвертирующий усилитель с шунта на лм358. диода на выходе ОУ у меня нет. но приходилось подбирать ОУ, чтобы получить близкое к нулю напряжение. позже я подал положительное смещение в несколько десятков мВ. и без пуска МК это смещение запоминает в качестве нуля по току.
при питании от +5 Вольт лм358 максимально может дать примерно 3,8 Вольта. а кремниевый диод отнимет еще 0,5-0,6 Вольта. итого сигнал на АЦП должен быть не более 3 Вольт.

[pavel2000]

>Вы что, хотите корректировать смещение нуля ОУ программно? Я считаю что это лишнее. Легче одним высокоомным резистором подать смещение на один из входов ОУ,
так и нелинейность АЦП в районе нуля, тоже корректируется за одно. Я всегда так делаю.

Ну да, это рабочее решение, но оно требует на один подстроечник больше )

>А вот про диод, как мне кажется, вообще никто не понял
>Он нужен ИМЕННО из-за отсутствия отрицательного питания!

Тоже хорошее решение, надо взять на заметку. Просто в своем измерителе я какой-то более крутой ADxxx применил,
а также думал про выпрямитель )

А тот факт, что на нем падает лишнее напряжение - легко исправляется если питать ОУ от более высокого напряжения, чем проц.
Правда надо будет сверху на вход АЦП защитный диод навесить на плюс питания.

>Так как внешняя опора делителя, и AREF на TL431 это именно то что он на предыдущей странице показал.

Блин, а я всё это на листочке пересчитывал )))

[Ivanoff-iv]

я тоже считал в калькуляторе мобильника... протеус позже запустил... и цифры не сошлись.... (потому, что я посчитал опорное тл431 как 2,56, а протеус как 2,49)
—————
по калибровке "0", считаю, что у Старичка разумный подход (не знаю, только, стоит ли его калибровать при каждом включении) просто этот сверх 1000 довесок в 24 отсчёта можно потратить на "правое дело", математику это усложнит не сильно (просто вычитаем значение "0" из показаний АЦП... да и ОУ уже подальне от 0 работать...

[Shpionus]

Starichok51
Ответ на очевидность этого, в вашей цитате моего текста.

Если рассматривать вариант использования внутреннего источника опорного напряжения ATMega8, на ножке AREF:
1) Мне сказали что контролер внутреннюю опору может сделать только +2,56 В.
Исходя из этого, для полного использования диапазона АЦП, верхнее значение на ножке ADC мы выбираем +2,56 В. Это одна крайняя точка АЦП.
Вторая крайняя точка АЦП будет 0В.
2) Если мы условились что эта вторая точка 0В должна быть при измеряемом напряжении на выходе БП -20 В, то первая точка +2,56 В, должна быть при нуле на выходе блока.
3) Соотношение резисторов делителя, мы считаем так чтобы при нуле на выходе блока, на ножке ADC было +2,56 В.
4) Если опору для делителя выбрать +5 В, и посчитать резисторы к примеру как 10 кОм нижний (вход измеряемого минуса), и 9,53 кОм верхний, который свободной ножкой подключен к нашей опоре (+5В), то при измеряемом напряжении -20 В, в точке соединения резисторов, мы получим -7,2 В. Вместо 0В.
5) Не могу сформулировать формулу, но нужный диапазон получается, если опору делителя выбрать именно +2,93 В. Тогда при резисторах: Нижний 10 кОм, и верхний 1,465 кОм, мы получим нужный диапазон на ADC.
Если не согласны, приведите любые другие номиналы, для достижения цели.

...в даташите есть только разброс опоры - минимум, номинал и максимум. "точностных" данных нет.

Ну правильно, я и не утверждаю что если заявлено +2,56 В, то они должны от экземпляра к экземпляру быть повторяющимися с высоко точностью. Резисторы делителя на входе АЦП, я всё-равно всегда подбираю.

...диода на выходе ОУ у меня нет

Ну да, я и не встречал вроде нигде больше такого решения

...приходилось подбирать ОУ, чтобы получить близкое к нулю напряжение

Ну вот, или подбирать, или дать возможность ОУ не напрягаться с минимумом на выходе, при том что полностью всё равно не один не "сможет" А так, за счёт диода, ОУ имеет возможность установить на своём выходе условный минимум, в диапазоне от 0 до прямого падения на диоде. При реальном минимуме на выходе ОУ, в несколько милливольт, после диода, и при нагрузочном резисторе в 1 кОм, мы получаем уже пренебрежимо малый, трудно измеряемый, теряющийся в шумах, минимум, явно меньше первого отсчёта АЦП

...МК это смещение запоминает в качестве нуля по току.

Это альтернативное решение программным путём. Я же имел дело с готовыми программами, без всяких калибровок нуля. И учитывая это, сделал универсально аппаратно нуль

при питании от +5 Вольт лм358 максимально может дать примерно 3,8 Вольта. а кремниевый диод отнимет еще 0,5-0,6 Вольта. итого сигнал на АЦП должен быть не более 3 Вольт.

Совершенно верно, Если питать ОУ от +5В и верхний предел АЦП установить равным +2,56 В, то всё работоспособно, и ещё немного остаётся для ОУ
Если делать диапазон АЦП до +пит. То ясно что ОУ нужно будет питать в любом случае от более высокого напряжения, что с диодом, что без него.

pavel2000

...так и нелинейность АЦП в районе нуля, тоже корректируется за одно...

Так и как это будет выглядеть на практике, для конечного сборщика? Вот вы напишите программу, я её запишу в МК, припаяю его на плату, припаяю ОУ, всю обвязку, включу... дальше? Как я заставлю МК откалибровать ноль? У программы в сервисном меню это будет? Или ногу какую-то специальную использовать для калибровки при включении? Не знаю, мне кажется это лишним усложнением. Хотя зависит конечно от реализации. Посмотрим когда дело до практики дойдёт.

По поводу диода... Конечно если применять так называемые "rail-to-rail" ОУ, или программную калибровку, то диод не нужен.

Но я опираюсь на доступные ОУ, и программу без наворотов типа калибровок, а мне именно с такими и приходилось иметь дело.

А тот факт, что на нем падает лишнее напряжение - легко исправляется если питать ОУ от более высокого напряжения, чем проц.
Правда надо будет сверху на вход АЦП защитный диод навесить на плюс питания.

только ответил это "Старичку".
А по поводу защитного диода, то я думаю что ставить защитные диоды на вход АЦП это лишнее, достаточно последовательного резистора около 10 кОм. Мы не мегагерцы мерять будем, и входная ёмкость контроллера, тут не сыграет роли. И входной ток АЦП не думаю что так велик, чтобы 10 кОм, повлиял Хотя я ставлю и резистор и защитные диоды Я осторожный

Блин, а я всё это на листочке пересчитывал )))

Надо внимательно ВСЕ сообщения участников читать

Ivanoff-iv
У TL431 действительно опорное чуть ниже чем +2,5 В, реально в диапазоне +2,48-2,49

[Ivanoff-iv]

кстати, правильный измеритель можно вего на 3 резисторах собрать (если считать питающие 5 в стабильными):
ареф запитывается от внутренней опоры 2,56в
на вход АЦП приходит 3 резистора: от 5в от 0в и от входа... номиналы посчитать нетрудно...

Добавлено after 2 minutes 37 seconds:
да, опорное тл431 я подзабыл - обычно их подстроечником подстраиваю по выходному напряжению...

Добавлено after 7 minutes 16 seconds:
кстати, настраивать такой делитель просто:
3 резистора 1й - на 5в, 2й - на 0в, 3й - на вход.
1) подаем на вход -20 В, подстраивая 1й или 3й резистор добиваемся правильных показаний вольтметра (на ацп 0в и через 2й резистор ток не идёт)
2) подаём 0 В, добиваемся правильных показаний подстройкой 2го резистора.

[Starichok51]

Мне сказали что контролер внутреннюю опору может сделать только +2,56 В.

а по даташиту разброс этой опоры от 2,3 до 2,7 Вольта.
так, про 2,93 стало понятно. но из-за разброса опоры уже будет не 2,93, а придется подбирать это напряжение.

сделал универсально аппаратно нуль

здесь уже аппаратно ничего не получится.
допустим, при нуле на входе делителя ты подобрал что-то близкое к опоре. этот "нуль" придется запоминать программно.
а когда на вход делителя подашь -20В, придется делать на входе АЦП чуть больше нуля, чтобы АЦП мог корректно измерять малое напряжение.
короче, с таким "обратным" отсчетом через делитель натрахаешься. гораздо проще сделать на ОУ инвертирующую схему.

кстати, настраивать такой делитель просто:

хорошее решение.
а резисторы для большой точности составляем из постоянного и многооборотного резисторов.

[Shpionus]

Ivanoff-iv

...на вход АЦП приходит 3 резистора: от 5в от 0в и от входа...

Кстати да. Вот я склеротик малолетний Я-же именно такую трёх резисторную схему применил в своём "Блок питания из БП АТХ с ограничителем тока, без шунта"
Получается:
-20 В мы подаём на 10 кОм, на +5 В пит. мы подключаем 2,5 кОм, и на корпус мы подключаем 3,55 кОм



Starichok51

а по даташиту разброс этой опоры от 2,3 до 2,7 Вольта.

+5/-10% не хилый такой разброс Но нечего, резисторами подберём

Я диод тот ставлю для того чтобы ОУ смог опустить своё напряжение на выходе почти до уровня корпуса. Это не имеет отношения к смещению "нуля" на его входах, и к входной характеристике АЦП. И вообще это про усилители сигнала с шунта, с измерением положительных значений. Как оно будет при измерении отрицательного напряжения, я не знаю.

короче, с таким "обратным" отсчетом через делитель натрахаешься. гораздо проще сделать на ОУ инвертирующую схему.

А вот это уже не ко-мне У меня нет сейчас контроллера для испытаний в реале, и программы я писать не умею. Вот у кого из присутствующих есть всё для реальных опытов, те пусть и проверят как лучше на практике, на ОУ, или на трёх резисторах, или с TL431, нужен ли диод, и\или программная калибровка обоих точек. Мы уже обсудили все возможные варианты, сейчас надо пробовать, как будет лучше на практике.

...а резисторы для большой точности составляем из постоянного и многооборотного резисторов.

Я был и остаюсь противником применения подстроечных резисторов. За редкими исключениями, когда знаешь что часто придётся подстраивать. Не долгоживучие и не надёжные они. Сколько уже от них натерпелся... При появлении SMD резисторов, проще на плате предусмотреть смешанное их соединение, там где нужно, и в процессе настройки напаивать для подбора. На этом этапе, можно на проводах и "подстроечник напаять" но только временно.

[Starichok51]

И вообще это про усилители сигнала с шунта, с измерением положительных значений. Как оно будет при измерении отрицательного напряжения, я не знаю.

ты сам выше рисовал инвертирующую схему с ОУ. прекрасно будет работать.
и у меня на шунте отрицательное напряжение относительно общего провода (общего минуса). прекрасно работает инвертирующий каскад на лм358.

[Shpionus]

Продолжая тему измерения отрицательных напряжений.
pavel2000 предложил отображать входное напряжение блока (220) беря его с вторичной обмотки дежурного трансформатора, во время прямого (не нагруженного) хода.
В документации к АТмега8 читаем:
"6/8-канальный 10-битный АЦП, время преобразования 65 -270 мкс"
Это 3,7 - 15 кГц, я так понимаю, в зависимости от выбранной тактовой частоты контроллера.
Вопрос, а он будет успевать адекватно "ловить" эти ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ импульсы на "вторчике" дежурки? Надо учитывать, что при нагрузке на основной преобразователь блока, на ВХОДНЫХ конденсаторах, кроме +280-300 Вольт, будут пульсации 100 Гц ! И контроллер должен ловить максимумы! А у дежурки какая частота? Мне кажется что выше чем скорость АЦП. Или речь о аппаратном детекторе огибающей?

[Starichok51]

да, нужен выпрямитель - амплитудный детектор.

[pavel2000]

Замечу, что в частотнике, где я взял эту идею, основное назначение этой обмотки вторички - формировать "-15В".
Поэтому на прямом ходе там получается положительное напряжение.
В случае дежурки ATX - у нас на прямом ходе будет отрицательное напряжение.

Схема там простая - обмотка, диод US1M, резистор 10 Ом, конденсатор 1мкф, и далее через делитель 39K+1K - на АЦП процессора.

[Shpionus]

Ну, собственно вопрос не про полярность, с ней мы вроде-бы разобрались, а именно с детектированием амплитуды пиков этих импульсов.

US1M - Если верить Яндексу, то обычный ультрабыстрый диод, не шотки. Значит падением на нём пренебрегаем? Точнее изменением падения, при изменении напряжения в сети? Хотя на практике да, там изменение падения будет ничтожным, можно и пренебречь. Импульсы напряжения там будут в несколько десятков Вольт, и 220 нам всё-равно мерять не от нуля... Будем считать что рабочее решение. А то я уже начал обдумывать детектор на ОУ
Получается что нам нужно два входа АЦП настроить на измерение отрицательного напряжения.

Ещё такой вопрос, какое входное сопротивление по постоянному току у входов АЦП? В документации не нашёл...

Вопрос к чему, я хочу иметь возможность использовать терморезисторы NTC на 10 кОм, в качестве термодатчиков радиаторов. Терморезисторы одним выводом на корпус, вторым на вход АЦП, и на тот-же вход АЦП Через 1 МОм подаём +5В. получится нелинейно, но при комнатной температуре, их сопротивление около 10 кОм, при нагреве, сопротивление падает, потому самая большая погрешность будет при комнатной температуре, по идее 1%. Если нижнее сопротивление делителя 10 кОм, а верхнего 1 МОм, то напряжение будет 49,5 мВ. Вместо 50. Это около 1%. Только вот при температуре 80*, сопротивление терморезистора будет около 2,5 кОм, и напряжение соответственно 12,47 мВ. Не знаю как контроллер его сможет померять.