Помогите со схемой вольтметра, плс.

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

Есть ардуиновская плата. Аналоговые входы 0..5В

Ардуина запитана от батарейки (с DC StepUP преобразователем) и может питаться от автомобильного аккума тоже через DC-DC конвертер. Обе точки сводятся в одну через диоды шоттки.

В случае питания от аккумулятора общая масса с машиной есть.

В случае от батарейки общей массы с машиной нет.

Надо померить напряжение в сети автомобиля (стрелочки к лампе) с учетом возможной перепутанной полярности на щупах. 

Внизу на картинке облачко - это как раз та схема, которую я никак не могу понять. От нее на аналоговый вход ардуино должно прибыть 0..5В, что должно соответствовать исходному диапазону измерения -15В..+15В. то есть исходный 0 в средней точке должен выглядеть как 2.5В



Если я правильно понимаю, есть 2 варианта.

1. Поставить делитель на резисторах, который напряжение АКБ опустит до -2.5..+2.5В и просуммировать это с +2.5В от самой ардуины

2. Собрать это все на операционном усилителе



Но тут я зависаю намертво ибо никак не могу понять что делать с общей массой. Если полярность соблюдена, тогда "-" с АКБ можно соединить с "-" батарейки и вроде все просто.

А если полярность перепутали?



В общем, просьба помочь со схемой в облаке.

SU-27-16
SU-27-16 аватар
Offline
Зарегистрирован: 13.08.2012

если минус принимаем за землю - то не правильно говорить должно прибыть 0..5В, что должно соответствовать исходному диапазону измерения -15В..+15В. то есть исходный 0 в средней точке должен выглядеть как 2.5В

резистивный делитель - это ваше облако - делительнужно рассчитать чтобы 0.......+16 V приводились к 0.....+4,8 V

А если полярность перепутали?

от этого защита - питать через предохранитель и поставить относительно мощный диод во всиречном включении

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

Не,  это не решение. 

Во-первых, если поставить тот же диод шоттки, падение напряжения на диоде уже будет само по себе, так что конечное значение напряжения получится "где-то там плюс минус". Но это хрен с ним.

Задача в идеале получить осцилограмму. Ну, или, к примеру, вычитать некий автодевайс, который по двум проводам выдает сменную полярность (та же сигналка, например). То есть задача не ограничиться только положительной полярностью, а иметь возможность именно биполярного измерения

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

Предохранитель не успеет ничего спасти.

В любом случае всегда подавайте сигнал на вход куда могут попасть напряжения выше 5 Вольт и ниже 0 последовательный токоограничивающий резистор. 10- 100 килоом. И при мегаомах входного сопротивления он никак не повлияет на ваши сигналы. А диоды на входе уже есть.

Tomasina
Tomasina аватар
Offline
Зарегистрирован: 09.03.2013

поставить диодный мост на шоттки (тогда при измерениях будет пофиг на полярность) и при измерениях учитывать падение напряжения на диодах - оно же фиксированное.

Не?

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

Оно не только не фиксированное, он нелинейное, зависимое от тока и температуры.

Поищите по форуму, недавно выпрямляли и масштабировали

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

trembo пишет:

Оно не только не фиксированное, он нелинейное, зависимое от тока и температуры.

Поищите по форуму, недавно выпрямляли и масштабировали

ну, ок, выпрямили, отмасштабировали

А как со знаком быть?

SU-27-16
SU-27-16 аватар
Offline
Зарегистрирован: 13.08.2012

развязывающие диоды по питанию ардуины никаким образом не влияют на бортсеть авто

измерять осциллографом напряжение АКБ или батарейки - не дорого ? смотреть на горизонтальную линию ?

кузов = "-" = земля = 0 V , встаём вольтметром щупом минус на кузов и ..........    в какой точке авто вы собираетесь/думаете найти отрицательное напряжение ?

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

SU-27-16 пишет:

развязывающие диоды по питанию ардуины никаким образом не влияют на бортсеть авто

измерять осциллографом напряжение АКБ или батарейки - не дорого ? смотреть на горизонтальную линию ?

кузов = "-" = земля = 0 V , встаём вольтметром щупом минус на кузов и ..........    в какой точке авто вы собираетесь/думаете найти отрицательное напряжение ?

Сигналка, 2 провода. Ипульсы сменной полярности. Штатными средствами длительность импульса померяете?

В общем, я хочу себе сделать автомобильный пробник, упрощенно осциллограф.

SU-27-16
SU-27-16 аватар
Offline
Зарегистрирован: 13.08.2012

trembo пишет:

Предохранитель не успеет ничего спасти.

В любом случае всегда подавайте сигнал на вход куда могут попасть напряжения выше 5 Вольт и ниже 0 последовательный токоограничивающий резистор. 10- 100 килоом. И при мегаомах входного сопротивления он никак не повлияет на ваши сигналы. А диоды на входе уже есть.

это так, для простоты.... DC-DC, батарейку и МК надо просто внимательно подсоединить один раз, зачем защита ?

АКБ другой купили и не заметили ( клеммы наоборот ) - для этого строить защиту ?

 

:) тогда уж пробку на вилку, чтобы глаз не выколоть случаем :)

SU-27-16
SU-27-16 аватар
Offline
Зарегистрирован: 13.08.2012

три счётчика из серии К1533 по схеме делителя частоты, 5.....10 светодиодов - это будет тестер, хватит для проверки датчика искрообразования, ДПКВ, АБС и др.

и название темы говорит о другом :(

осциллограф - не тестер, удачи

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

мда, и почему я не удивлен.  Задал четкий вопрос, в результате услышал "тебе это не нужно".

Извините, что побеспокоил.

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

boomych, да в большинстве случаев никто из спрашивающих ничего не делает после того, как им всё разложат по полочкам.  А вы ж и так всё знаете, что делать (вариант 2). А DC-DC  преобразователь нужно взять с гальванической развязкой. http://easyelectronics.ru/izolirovannyj-dc-dc-preobrazovatel-meanwell-ns...

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

уже разобрался. Подсказали хитрый делитель, все работает вне зависимости от наличия или отсутствия гальванической развязки.

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

boomych, ну так поделитесь с миром эти хитрым делителем :)

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

boomych пишет:

мда, и почему я не удивлен.  Задал четкий вопрос, в результате услышал "тебе это не нужно".

Извините, что побеспокоил.

вооюще вопрос номальный, тока адресом ошиблись здесь почти нет АНАЛОГовиков, нужно делить "мух от котлет". Я сам на разных сайтах спрашиваю, здесь по коду и билиотекам.

gena
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

  Ну я "аналоговик", и ещё и "цифровик", и самоучка программист такой себе (КР580, Z80, 80С51, 90АТ2051, АТmega8 - ассемблер). Теперь вот и Ардуино с её Си. Так что схема с "хитрым делителем"  лично мне ужасно интересна.

Andrey_Y_Ostanovsky
Offline
Зарегистрирован: 03.12.2012

http://roboforum.ru/forum11/topic5178.html

Цитата:
Резисторный делитель (2 резистора) между измеряемым напряжением и опроным напряжением AREF или питанием МК.

http://roboforum.ru/forum11/topic5178-15.html

Цитата:
А если еще 3-й резистор 5 кОм пустите с 0 на вход АЦП, то сможете мерить от -200 до +200 вольт.

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

Andrey_Y_Ostanovs, схема хороша своей простотой, только как она убережёт от обратной полярности? По условию Т.С. земляная шина идёт от минуса аккума постоянно. Следовательно если подключить  неправильно, (плюс на общий) то сгорят все проводники по общей шине...

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

dimax пишет:

Andrey_Y_Ostanovs, схема хороша своей простотой, только как она убережёт от обратной полярности? По условию Т.С. земляная шина идёт от минуса аккума постоянно. Следовательно если подключить  неправильно, (плюс на общий) то сгорят все проводники по общей шине...

Может я чего и не понял, но при общей земле (питание от АКБ) второй щуп (GND по умолчанию) просто не нужен. В противном случае, полная гальваническая развязка устройства и всегда 2 щупа. А входная схема без изменений. и я бы добавил параллельно R2, R3 диоды шотке (Ucc + Uшотке и Ugnd - Uшотке) для зашиты от превышения диаппазона измерения (пробой статикой на пример). Можно поставить (от затупов) предохранитель на земляной щуп. 

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

Гриша, в том и дело, что у Т.С. чётко оговорено, что "В случае питания от аккумулятора общая масса с машиной есть.


В случае от батарейки общей массы с машиной нет."  Как он обойдёт это без гальван. развязки не известно..

gena
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

   После, многократного, перечтения и анализа схемы поста #1 ТС, сформулировалось такое техническое задание. Нужна такая схема (облако), чтобы вольтметр, собранный на плате Ардуины, измерял напряжение в нужной цепи и при этом человек не задумывался о том, в какой полярости подключать измерительные концы к нужному месту измерения. Поскольку плата Ардуины гальванически никак не связана с шасси автомобиля, то измерения могут быть  двуполярные. Зачем так надо - не наше дело (может человек хочет сделать голосовую озвучку результата измерения). Топик стартер, я правильно понял вопрос темы?

gena
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

dimax пишет:

Гриша, в том и дело, что у Т.С. чётко оговорено, что "В случае питания от аккумулятора общая масса с машиной есть.


В случае от батарейки общей массы с машиной нет."  Как он обойдёт это без гальван. развязки не известно..

 

Лично я не вижу в рисунке гальванической связи с шасси. Если это не так, то прошу ТС нарисовать её в том месте, где она находится на самом деле.

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

gena, связь через преобразователь  DC-DC

gena
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

 Я конечно предсталяю себе, что то, что нарисовано как  "+12 -> DC-DC ->+5" реально может называться 78L05 и размещено там, что вставляется в прикуриватель, но это хочу узнать от самого ТС (кто знает, о чём ещё нужно догадываться). 

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

Приветствую. только добрался до инета, готов отвечать:)

по поводу источника питания: http://www.ebay.com/itm/Standard-Power-Supply-Module-Adjustable-Step-down-3A-DC-DC-Converter-1pc-New-/380801020122?pt=LH_DefaultDomain_15&hash=item58a98270da гальванической развязки нет.

По моей схеме на данный момент: 2 делителя, питание от батарейки, наличие гальванической развязки, замер происходит в 2 аналоговых порта дуины. По сути дифференциальное измерение.

Для гальванически связанной системы единственный вариант общей массы и измерение напряжения в 1 порт через делитель.

Автоматизировать сие можно через реле с НО-НЗ, но это как-то мутно. 

Более простого варианта единой схемы чтобы "ни о чем не задумываться" пока не нашел

gena
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

 Нечто такое (дифференциальное измерение) уже и начало представляться для схемотехники, но нуждался в уточниениях. Значит  DC преобразователь  по сути "трёхточечный". Сам пока не задумывался, но интересно, как боретесь с тем, что в случае использования в качестве опорного напряжения для АЦП напряжение питания будете иметь разные измерения при разных источниках питания. Или есть для этого случая ещё "хитрости" (вспомогательный ИОН).

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

Первый преобразователь, который 12-5.1, с подстройкой. На нем честно выдаются 5.1 вольта в диапазоне 11.7-13.5, я проверил.

Преобразователь 3.7-5.1 без подстройки. На выходе выдает 5.4, но подтягиваю стабилитроном до честных 5.1. Если там какие-отличия и есть, то минимальные. 

То есть приведение опорного напряжение к некоей логической единице сделать не сложно. Тем более, что стабилитрон можно влепить вообще на входе в ардуино сразу для двух источников.

Остается проблема некоего электронного ключа чтобы не использовать реле для развязки схем измерений.

 

Я уже перерисовал стопицот вариантов, но никак не удается свести все в единую схему. В итоге вообще запутался с полярностью и массой. Посему и обратился к коллективному разуму собрать воедино некую, пусть не шибко калиброванную, но схему.

З.Ы. С портами проблем нет, дуина 2560мега, занята пока только линейка цифровых 22+ под ТФТ. Все остальное досупно для любых извращений, вплоть до портов для attachiterrupt.

З.З.Ы. Зачем все это нужно. Нужен автомобильный тестер с расширяемыми возможностями. Осциллограф под такое брать дорого , да и просто нафиг не впало. Но, к примеру, я хочу измерить длительность импульса открытия дверей на сигналке (импульс со сменной полярностью, если кто не в курсе). Или вычитать датчик холла с трамблера/скорости. Или... В общем, область применения очень обширная. С учетом того, что это дуина, можно легко любую хотелку просто запрограммить под себя.

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

Если всё это питается от батарейки и не имеет общей земли то тогда для измерения разности напряжений  вам нужно два одинаковых нарисованых вами канала. На два аналоговых входа. И в программе вычитайте от большего меньшеею Вот вам и диффвольтметр.

Правда  чувствительность никакая на нашем 10 бит АЦП ( ваш входной делитель 100 / 1.25  = много , почти в 100 раз.......) (5/4=1.25 килоома)

Я примерно так к четырёхпроводному лямбда зонду подключаюсь. Но там общая земля и не больше 5 Вольт и сигнал без делителей. А просто чтобы не думать о полярности.

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

Это не мой делитель ;) Я у себя поставил ограничение 15В и деление идет 1/3. С учетом полярности пусть будет 1/6

5/1024*6 = 0.029

для диапазона 0..+20 делитель будет 4, биполярный 8

ну пусть будет точность 0,05В. 

Более, чем достаточная точность для измерения в машине.

 

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

1) задача ТС выглядит как хобби прикладного назначения (покупать осциллограф лень, охота самому и т.д.)

2) необходимо разделить на 2 части а) как организовать входы б) как запитать устройство

а) посты17 и 19 вам в помощь. Там делитель на резисторах  и немного защиты входа. Второй провод на "-" контроллера.

б) или делайте гальваническую развязку по питанию от аккумулятора или питайте только от батареи. Иначе задача требует значительных знаний электроники.

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

Гриша пишет:

 или делайте гальваническую развязку по питанию от аккумулятора или питайте только от батареи.

Ну, собственно, к варианту гальванической развязки я уже и пришел. Это просто быстрее ;)

 

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

boomych пишет:

Гриша пишет:

 или делайте гальваническую развязку по питанию от аккумулятора или питайте только от батареи.

Ну, собственно, к варианту гальванической развязки я уже и пришел. Это просто быстрее ;)

возможно даже единственно верное решение: DC-DC с развязкой -> стабилизатор напряжения иначе значительно ухудшите точность измерений т.к. 5в в опоре делителя 

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

По поводу гальванической развязки только один минус - так как хотелось уместить всю эту трахомудию в относительно компактный корпус, взял готовые заводские dc-dc преобразователи. Специально нашел в формфакторе 15х20х5мм, зарядник для аккума такоого же размера, все вышло очень компактно. 

Теперь надо либо искать что-то заводское миниатюрное с гальванической развязкой (но пока не нахожу), либо плюнуть на компактность и собирать самому.  Хотелось бы первое

Andrey_Y_Ostanovsky
Offline
Зарегистрирован: 03.12.2012

dimax пишет:

Andrey_Y_Ostanovs, схема хороша своей простотой, только как она убережёт от обратной полярности? По условию Т.С. земляная шина идёт от минуса аккума постоянно.

Хочу посмотреть - откуда, при штатной работе электроники, в машине возьмется отрицательное (относительно минуса аккумулятора) напряжение... Надо оставить один щуп и не выпендриваться.

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

boomych пишет:

Теперь надо либо искать что-то заводское миниатюрное с гальванической развязкой (но пока не нахожу), либо плюнуть на компактность и собирать самому.  Хотелось бы первое

на пример http://www.chipdip.ru/product/fdd03-05s4/

по параметрам нужно подумать/посмотреть... можно вообще замарочиться и транс на феррите намотать самому. у dc-dc  стоит микруха и на нее можно найти даташит, там есть типовая схема включения с трансформатором (много где встречал, у этой может и нет, но сделать можно). только это еще кучу вопросов вызовет...

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

На старых (те что с BNC) 10-ти мегабитных сетевых картах обычно стояли развязывающие преобразователи. Такой чёрный прямоугольник размером примерно 10х20х40 мм. Вход 12 Вольт - выход 9

http://www.ebay.com/itm/Intel-EtherExpress-16-LAN-Adapter-AUI-BNC-ISA-Ethernet-Network-Card-305896-004-/251487146317

Вход 5 выход 9

http://www.arbor-usa.com/catalog/p_pia-660---discontinued.html

http://www.aimtec.com/3-6-watt-dc-dc-converters-now-support-culus-60950-safety-certification

НАШЁЛ!!!!! http://www.ebay.com/itm/DC-DC-Converter-Isolated-Power-Supply-In10V-16V-...

 

boomych
Offline
Зарегистрирован: 28.12.2013

Гриша пишет:

на пример http://www.chipdip.ru/product/fdd03-05s4/

Эмм. как-то  не вяжется описание. Если она 3вт потребления, при кпд 68% она должна выдать 2Вт. При стабилизированных 5В это получается 400мА. Откуда заявленные 500?

К тому же в заголовке dc-dc, а в тексте "Входное напряжение AC: 9...36 В (Номинальное: 24 В)". Или это я слишком вредный? :)

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

boomych пишет:

К тому же в заголовке dc-dc, а в тексте "Входное напряжение AC: 9...36 В (Номинальное: 24 В)". Или это я слишком вредный? :)

это лишь адрес где можно посмотреть... кроме того,  AC скорее всего DC,  очипЯтка, коих встречается много. Я всегда проверяю параметры, находя даташиты.