Nuova scala per Voltmetro con MC14433

[.:Matrix:.]

Buona sera a tutti,

sto cercando di adattare la scala di lettura (1.999V) del circuito allegato ad un fondoscala di 199V.

Per prima cosa ho impostato la tensione di riferimento, tramite trimmer R3, su 2.00V e poi ho creato un partitore all'ingresso 100K - 1K prelevando la tensione ai capi della R da 1K.

Mi serve misurare tensioni con valori MAX di 35V pertanto l'ultima cifra non è stata collegata, anche per ragioni di spazio disponibile sul PCB.

Il range apparentemente funziona ma confrontato con un altro multimetro non è preciso.

Se cerco di variare la VREF mettendo a punto una tensione, per esempio, sui 5V ottengo tensioni fuori misura 12V segna 18V e viceversa, se provo a regolare una tensione di 12V ottendo 3,5 al posti di 5V.

Come posso ovviare a questo problema?

Ne ho provate di cotte e di crude variando, con dei trimmer, anche il partitore ma senza nessun risultato accettabile.

Grazie.

[Lorenzo-53]

Mi sembra che in quei pezzi da museo il fondo scala corrispondeva al Vref, e non usassero un partitore, tipicamente nascevano per 200 mV o 2 V fondo scala e si mettesse un demultiplexer all'ingresso

[.:Matrix:.]

6 ore fa, Lorenzo-53 ha scritto:

Mi sembra che in quei pezzi da museo il fondo scala corrispondeva al Vref, e non usassero un partitore, tipicamente nascevano per 200 mV o 2 V fondo scala e si mettesse un demultiplexer all'ingresso

Grazie per la risposta Lorenzo.

Quoto che sono dei pezzi da museo ma Microchip lo produce ancora come TC14433, forse perchè, da quello che ho visto in rete,  è ancora utilizzato come ADC con uscita parallela a 8 bit.

Cosa intendi per demultiplexer all'ingresso? Avresti un circuito di esempio?

Grazie.

Modificato: 17 maggio 2020 da .:Matrix:.

[Livio Orsini]

1 ora fa, .:Matrix:. ha scritto:

Cosa intendi per demultiplexer all'ingresso?

 

Forse non è il termine più corretto.

Se vuoi cambiare la scala devi agire sull'ingresso.

Questo A/D è fatto per leggere 1.999V, se vuoi avere, ad esempio, il fondo scala a 19.99V devi mettere un partitore 1/10 in ingresso e, con il medesimo commutatore, spostare di un passo il punto decimale.

L'A/D converte sempre con f.s. a 1.999V ma tu misuri sino a 19.99V.

Il partitore, però, deve avere determinate caratteristiche, perchè in parallelo al resistore verso lo zero, è collegato l'ingresso che ha la sua impedenza.

Se il resistore è di valore troppo elevato, ad esempio 9M in serie ad 1M, avresti un errore perchè l'imopedenza d'ingresso influenza il valore di 1M.

Se usi un partitore troppo basso, ad esempio 9k in serie ad 1k, la misura non viene più falsata dal parallelo con lìimpedenza d'ingresso, ma essendo di basso valore andrà a falsare la tensione che vai a misurare.

Quindi bisogna usare il giusto compromesso tra i 2 estremi.

Inoltre i resistori devono essere di precisione ed ad alta stabilità, non igroscopici.

[.:Matrix:.]

7 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

 

Forse non è il termine più corretto.

Se vuoi cambiare la scala devi agire sull'ingresso.

Questo A/D è fatto per leggere 1.999V, se vuoi avere, ad esempio, il fondo scala a 19.99V devi mettere un partitore 1/10 in ingresso e, con il medesimo commutatore, spostare di un passo il punto decimale.

L'A/D converte sempre con f.s. a 1.999V ma tu misuri sino a 19.99V.

Il partitore, però, deve avere determinate caratteristiche, perchè in parallelo al resistore verso lo zero, è collegato l'ingresso che ha la sua impedenza.

Se il resistore è di valore troppo elevato, ad esempio 9M in serie ad 1M, avresti un errore perchè l'imopedenza d'ingresso influenza il valore di 1M.

Se usi un partitore troppo basso, ad esempio 9k in serie ad 1k, la misura non viene più falsata dal parallelo con lìimpedenza d'ingresso, ma essendo di basso valore andrà a falsare la tensione che vai a misurare.

Quindi bisogna usare il giusto compromesso tra i 2 estremi.

Inoltre i resistori devono essere di precisione ed ad alta stabilità, non igroscopici.

Perfetto Livio, chiarissimo.

Del partitore, ne avevo già cognizione di causa ed infatti le prove che ho effettuato erano mirate a far leggere sempre una tensione max di 1,999V ricavata appunto dal rapporto dei due resistori che lo compongono. Non avevo considerato, però, l'impedenza di ingresso o meglio l'avevo notata ma non inserita nei calcoli.

Proverò dei valori da stare sui  90K e 10K per vedere se in questo modo funziona correttamente.

Grazie.

[Livio Orsini]

3 ore fa, .:Matrix:. ha scritto:

Proverò dei valori da stare sui  90K e 10K per vedere se in questo modo funziona correttamente.

 

Ci sarebbe un altro metodo.

Fai un partitore con valore totale di resistenza elevato, ad esempio 9M +1M, poi invece di applicare direttamente la te tensione all'ingresso dello A/D inserisci un amplificatore in configurazione voltage follower. Se scegli on ottimo AO, con deriva e offset trascurabili, salvi la capra dell'alta impedenza ed i cavoli della non influenza dell'inmpedenza d'ingresso dello A/D. Un AO in configurazione valtage follower ha tipicamente un'impedenza d'ingresso di qualche centinaio di Mohm, quindi non influenza il partitore d'ingresso.

[.:Matrix:.]

20 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

 

..ad esempio 9M +1M, poi invece di applicare direttamente la te tensione all'ingresso dello A/D inserisci un amplificatore in configurazione voltage follower...

Buongiorno Livio,

riepilogo le operazioni effettuate:

- impostata VREF a 2V;

- impostato fondo scala integrato a 1,999V

- inserito opamp in config. voltage follower alimentato a +- 5V;

- realizzato partitore 9M - 1M;

Con queste impostazioni si modifica la scala di lettura fino a 19,99V e tutto funziona regolarmente. L'integrato legge correttamente la tensione ai capi del partitore che equivale ad 1/10 di quella in entrata.

Il problema si ripresenta quando vario i valori del partitore (la parte relativa ad 1M) per avere un rapporto di lettura di 1/100.

Ai capi del partitore e dell'opamp, la tensione viene ripartita correttamente e la progressione, in funzione della VIN, è lineare e regolare.

Il problema è l'integrato che sembrerebbe non leggere, questa volta, i valori in modo corretto. (problema di sensibilità su tensioni così basse?)

Ho notato anche un comportamento strano...è come se l'integrato avesse lo '0' verso una tensione di VIN di 5V (0,05 all'uscita del partitore) 

Quando si scende sotto quel valore, il valore visualizzato torna a salire  anche se la tensione continua a scendere (come se leggesse una tensione negativa).

Suggerimenti?

Grazie.

[Livio Orsini]

Che ampli hai usato?

Per prima cosa bisogna usare un rail to rail, altrimenti ti mangi circa 3v; ovvero se lo alimenti a +5V e 0, l'usicta può variare solo tra 1.5V e 3.5V ciorca.

Con un buon rail ti rail puoiavere un'uscita compresa tra 0.2V e 4.8V.

Quei 200 mV ti fregano tutta la parte bassa della misura.

Dovresti creare un zero virtuale che fa da riferimento a tutta la circuitazione tranne che all'ampli.

Io darei lo zero volt solo allo AO, poi metterei un diodo con catodo sullo zero e sull'anodo va iol comune di tutto il resto del circuito (quello che ora è a zero volto).

In questo modo realizzi una tensione di alimentazione virtualmente negativa per lo AO e la saturazione verso il basso rimarrebbe fuori della gamma di misura.

 

L'ideale sarebbe usare un alimentatore con tensioni positiva e negativa, ma in mancanza si può risolvere con quel piccoloartificio.

Modificato: 18 maggio 2020 da Livio Orsini

[.:Matrix:.]

59 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Che ampli hai usato?

Per prima cosa bisogna usare un rail to rail, altrimenti ti mangi circa 3v; ovvero se lo alimenti a +5V e 0, l'usicta può variare solo tra 1.5V e 3.5V ciorca.

Con un buon rail ti rail puoiavere un'uscita compresa tra 0.2V e 4.8V.

Quei 200 mV ti fregano tutta la parte bassa della misura.

Dovresti creare un zero virtuale che fa da riferimento a tutta la circuitazione tranne che all'ampli.

Io darei lo zero volt solo allo AO, poi metterei un diodo con catodo sullo zero e sull'anodo va iol comune di tutto il resto del circuito (quello che ora è a zero volto).

In questo modo realizzi una tensione di alimentazione virtualmente negativa per lo AO e la saturazione verso il basso rimarrebbe fuori della gamma di misura.

 

L'ideale sarebbe usare un alimentatore con tensioni positiva e negativa, ma in mancanza si può risolvere con quel piccoloartificio.

Scusa Livio, l'opamp lo alimento già con tensione duale +-5V.

Ho usato un 741 a, come ti dicevo, con la tensione duale si comporta egregiamente per i valori in gioco. 

Ma il problema non è sull'opamp, in uscita da lui, trovo la tensione che deve essere letta in modo lineare e regolare.

 

[Livio Orsini]

Scusa ma non capisco.

Se misuri correttamente tensioni sino a 1.999V e 19.99V, non capisco perchè non debba leggere correttamente la tensione 199.9 con partitore 1: 100.

All'uscita dell'integrato devi sempre avere una tensione tra 0V e 1.999V.

Se, come dici, hai questa tensione in uscita al voltage follower non comprendo come lo A/D possa non leggerla correttamente solo con questo rapporto di partizione

 

Comunque ti consiglio vivamente di sostituire il 741 con un AO più performante come stabilità e offset.

[.:Matrix:.]

43 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Scusa ma non capisco.

Se misuri correttamente tensioni sino a 1.999V e 19.99V, non capisco perchè non debba leggere correttamente la tensione 199.9 con partitore 1: 100.

All'uscita dell'integrato devi sempre avere una tensione tra 0V e 1.999V.

Se, come dici, hai questa tensione in uscita al voltage follower non comprendo come lo A/D possa non leggerla correttamente solo con questo rapporto di partizione

Esattamente, proprio come dici tu. La scala dell'ADC non cambia, rimane sempre 1,999V; le tensioni dopo l'opamp sono quelle che devono essere ma l'ADC non legge correttamente. Quello che mi verrebbe da pensare è che sono valori di tensione troppo piccoli ed allora l'ADC non ha l'accuratezza su valori molto piccoli. Per esempio, nella configurazione del partitore funzionante, se applicavo 5V come vin, ai capi del partitore avevo 0,5V che veniva letta correttamente; nella configurazione 1/100, sempre con 5V di VIN, ai capi del partitore ho una tensione 0,05V. Identica prova con 12V per VIN con lo stesso risultato per entrambi i partitori. Che siano troppo piccole le tensioni per l'ADC?

[Livio Orsini]

Alleluja!

Finalmente ti sei spiegato.

E perfettamente normale che succeda così, tutti gli strumenti di misura si comportano nel medesimo modo!

 

Se hai uno strumento che ha un fondo scala di 1.999V e che garantisce una precisione pari allo 2% significa che su qualsiasi valore di tensione che misura, avrai un errore di +/- 40mV. quindi se tu misuri 1V il valore reale può essere compreso tra 1.04V e 0.96V; ma se misuri 50mV, il valore reale sarà compreso tra 90mV e 10mV.

Quindi se quei 50mV corrispondono in realtà a 5V, significa che il tuo valore reale può essere compreso tra 9V e 1V.

Questo è valido per qualsiasi strumento; se la precisione fosse dello 0.1% cambierebbe solo l'ampiezza della forchetta di misura.

per questo motivo bisogna sempre effettuare le misure in modo che il valore letto sia il più vicino possibile al fondo scala.

Se devo misurare 5V uso il fondo scala di 19.99V e non quello di 199.9.

Con uno strumento di precisione pari a 2% (valore tipico per questo tipo di strumenti), l'errore possibile su 5V con fondo scala di 19.99V è pari a +/-0.4V, con fondo scala di 199.9 è pri a +/-4V