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Buffer ADC

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Buffer ADC

Messaggioda Foto Utentepusillus » 1 dic 2020, 17:02

Vorrei realizzare un data logger, con l'ADC di un STM32, per monitorare delle stazioni di energia in continua che erogano 48v, 52v o a volte anche 60v. Non escludo picchi di circa 70v.
vorrei sapere se qualcuno può aiutarmi a migliorare lo schema che propongo qui.
inoltre se la cosa funziona dovrei realizzarne diversi di questi dispositivi e mi chiedo come si possa ridurre al minimo la necessita di calibrazione della lettura.
ci sono anche dei carichi induttivi e credo sia oportuno anteporre un filtro passa basso.
Inoltre le temperature, a volte, all'interno dei locali arrivano anche a 45-50 gradi.

Mi rendo conto che probabilmente i requisiti che sto illustrando sono molto generici, il problema è che ci sono tipologie di impianto davvero molto eterogenee.

A me interessa capire se la tensione erogata rimane costante e monitorare la scarica delle batterie (ove presenti) quando manca rete.

Lo schema è molto banale. lo ammetto: sono ignorante!
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[2] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utenteboiler » 1 dic 2020, 17:22

Come dici ti serve un passabasso, ma non credo che sia un problema. Per come descrivi l'applicazione, la banda non è un problema.

Inizia a dirci che microcontroller è, così vediamo le specifiche dell'ADC.
In questo contesto si tratta praticamente sempre di SAR, quindi il passabasso deve essere in grado di assorbire anche gli impulsi di commutazione dello stadio d'ingresso dell'ADC stesso. Il suo dimensionamento dipende dalla capacità d'ingresso dell'ADC.

Se il tuo scopo è avere una misura accurata in DC, l'op-amp deve essere del tipo a basso offset.
Vista la banda limitata che ti serve, si sceglie tipicamente un modello a chopper.
Vedi per esempio MCP6V06, per restare con Microchip.

La tua strategia per gestire le sovratensioni scarica sul rail di alimentazione.
Non è sbagliato, ma il rail deve essere robusto e in grado di assorbire tutta la potenza disponibile (che fortunamente è ben limitata dal partitore).
Un approccio un po' piú robusto sarebbe l'uso di un TVS verso GND.

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[3] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 1 dic 2020, 17:54

Un bel condensatore poliestere o tantalio 0.47- 22 uf in parallelo alla resistenza da 22k io lo metterei.
Io tenterei di eliminare l'operazionale tanto la corrente non manca sulla SE.
Si può sicuramente aumentare la corrente sul partitore abbassando i valori delle due resistenze.

Ciao
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[4] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 2 dic 2020, 12:20

Vedo che qua :
https://community.st.com/s/question/0D50X0000A7YRQ1SQO/question-about-stm32f407-adc-input-impedance
danno 50Kohm all'ingresso analogico, credo che si possa eliminare l'OP, tenendo bassa l'impedenza, magari con i due resistori da 1000 e 22000 ohm ottieni il rapporto come il tuo, una dissipazione di 0.27w, (direi accettabile), con impedenza di 1Kohm, un condensatore da 0.1uF verso massa, penso dovrebbe essere buono.
(anche raddoppiare i due valori resistivi, dimezzi la dissipazione ed ottieni comunque una buona precisione.)
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[5] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utentepusillus » 2 dic 2020, 13:19

Il micro in questione è un STM32F401. Ho visto che, come afferma Foto Utenteboiler, si tratta di SAR.
Avrei intenzione di utilizzare un analog watchdog impostando una bassa frequenza di campionamento.
Purtroppo le mie conoscenze sugli operazionali sono molto limitate ...sono andato a leggermi cosa sono chopper e zero drift.
Certo che se fosse davvero possibile evitare gli operazionali risulterebbe tutto più semplice.
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[6] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 2 dic 2020, 14:46

Io li evitarei.
Non so il costo ma di sicuro non vale la pena.
Il partitore poi è sicuramente più affidabile.
Devi scegliere se dissipare un po' di piu e avere un errore minore o tollerare l'errore.
Eventualmente se vale la pena correggere via sw la lettura considerando la corrente che viene derivata dall'adc.
Spesso va fatta comunque la correzione quindi...
Si può anche fare sperimentalmente e fare qualche prova per verificare la dinamica dell'ingresso dell'ADC e se il valore dichiarato è reale o "addomesticato ".
Ciao
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[7] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utenteboiler » 2 dic 2020, 15:26

pusillus ha scritto:Certo che se fosse davvero possibile evitare gli operazionali risulterebbe tutto più semplice.

Come dice giustamente Foto Utentestefanopc, in questa applicazione si può omettere.
Devi però metterci comunque un passabasso e un paio di elementi di protezione.
Inoltre dovrai probabilmente diminuire la resistenza totale del partitore.

La condizione da rispettare, in sostanza, è la seguente: la carica del condensatore di ingresso dell'ADC, quando viene collegata al tuo passabasso RC causa una variazione di tensione. Questa deve essere portata entro un tempo minore al tempo di acquisizione in un intervallo di tolleranza che deciderai tu.

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[8] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utentepusillus » 3 dic 2020, 15:12

Grazie dei preziosi consigli. Appena ho un pochino di tempo provo a fare qualche esperimento. Intanto metto l'oscilloscopio nel furgone e faccio qualche verifica a campione per vedere che cosa tirano fuori questi raddrizzatori.
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[9] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utentedimaios » 3 dic 2020, 18:57

Non ho idea se tu voglia costruire un dispositivo per fare delle prove o qualcosa di professionale.
Se vuoi solo fare dei test e non hai necessità di precisione puoi anche non utilizzare l'operazionale ma ti consiglio di mettere in serie all'ingresso una resistenza per evitare che entrino in azione i diodi di clamp interni all'ADC.
Se vuoi preservarlo devono lavorare quelli che hai messo all'esterno.


R_3 può essere anche poche centinaia di \Omega

Per la precisione di rilevamento possiamo anche fare due calcoli ma non aspettarti prestazioni esaltanti.

Questa lettura è d'obbligo se vuoi utilizzare bene gli ADC dell' STM32.

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Application note
"How to get the best ADC accuracy in STM32 microcontrollers"
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[10] Re: Buffer ADC

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 4 dic 2020, 13:29

Come da application note non dimenticare il condensatore tra pin Adc e massa Adc.
Visto che misuri della contina puoi anche esagerare e mettere valori tra 1uf e 10uf Tantalio o poliestere preferibilmente.
Ciao
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