Itt kezdődnek a problémák: milyen 5 voltot??
Az lm358 maximális kimenő feszültsége 3,8V. Ha meg ezt leosztod a 10k/2,7k osztóval, akkor mit véd a BAT54S felső diódája? És az alsó?
Megpróbálom leírni hogyan készül egy ilyen áramkör. No, nem próbálkozással, mert azt a kutya szokott. ;)
Meg is lehet tervezni.
1. Az ADC-t nem használjuk ki teljesen, mert az összeadódó tűrésekből (osztó tagok, táp és ADC) az is kijöhet, hogy a 10V helyett csak 9,6V lesz a végkitérés.
2. Osztó méretezés.
2.1 Az mcu adatlapjából meg kell határozni a megengedett clamping áramot. (Absolute maximum ratings.)
Az osztó felső tagja legyen ennél nagyobb: Ube max/R1 < Iclamp max.
Ha zajos környezetben nagyobb zavarimpulzusok várhatók, akkor külön védődiódák, vagy esd védő diódák is kellenek. (mint itt a BAT54S).
2.2 Az osztó alsó tagjával be kell állítani a kívánt osztási arányt.
Példa:
- nem használok (5V usb) tápot az ADC-hez, hanem egy soic tl431xI-t. Azért választom a nagyobb tokot, mert így még a nyákon is meghűtve termikusan stabilabb lesz.
Tehát a referencia feszültség 2,495V +/-1%.
- a mérendő 12V-hoz az osztó 10k/1,43k. Ez teljesíti a 2.1 feltételeket legalább 60V-ig. A végkitérés kb. 20V és <+/-4%
(Az osztási arány ~8, egyszerű shift segítségével lehet vele számolni.)
- az összejött hibákat kiegyenlítem:
-- a Vref értékét megmérem és pl. eepromban tárolom a mért érték számításához
-- következő lépésként ismert (>0,5*20V) feszültséggel meghatározom az osztó hibáját, és az így keletkezett szorzót a későbbiekben felhasználom a számításokhoz.
Ezzel a szerkezet pl. szobahőmérsékleten és a környékén elég pontos lesz. (lásd: tl431 adatlap)
2.3 Az adc mintavételi frekvencia, vagy annak a felénél kisebb maximális mérendő frekvencia alapján meg kell határozni az R2-vel párhuzamos kapacitás értékét. Ehhez szükség lehet az ADC bemeneti paramétereire. Ennek alapján meg kell határozni a mintavételi idő minimális értékét.
Konklúzió:
Az áramkörödből az (R36, R37, R38,) R39, (C21,) (R40,) R46, C23, (D4) elemeket kell megtartani és megfelelően méretezni. Össze kell kötni az R39(2) és R46(2) pontokat. Minden más kuka.
A zárójelben levő alkatrészek opcionálisak, csak a hangoláshoz, más méréshatároz vagy a zavarvédelemhez szükségesek.
Már csak két probléma maradt:
- Hol a gnd és a csillag topológia milyen hibákat fog okozni?
- Milyen zavarok lesznek, és ehhez kell e további szoftveres szűrést alkalmazni.
Ha ellenállhatatlan vágyat érzel a műveleti erősítők használatáta, méghozzá iyen kis feszültségeken, akkor javaslom az MCP6001-et. Az legalább nem múlt el 40 éves. ;)