Drucksensor 0-10V an ACD2 bzw. ADC3

[martink]

Hallo,

ich hab hier einen Drucksensor IFM PA9026 mit einem Messbereich von 0..2,5 bar bzw. einer Ausgangsspannung von 0..10V.
Kann ich diesen nur an ADC0 und ADC1 anschließen oder auch an ADC2 und ADC3?
Benötige ACD0 und ADC1 zusätzlich als Schaltereingänge.

Danke.

Servus Martin

[Alex]

Ja. Der geht nur an ADC0 oder 1. Kann man auch nicht umbauen. ADC2 und 3 können nur 4..20mA.

[martink]

Hallo Alex,

Danke für die Info. Dann muss ich das alles anders realisieren.

Servus Martin

[Raffke]

Also auch wenn bei mir aktuell noch alle Analogeingänge frei sind - ich habe mich mit der gleichen Frage beschäftigt, bin aber zu einem anderen Ergebnis gekommen...
(kann allerdings an meinen Laienhaften Elektronikkenntnissen liegen)

Der einzige Unterschied zu den ersten beiden Eingängen ist doch, dass intern schon parallel ein 150 Ohm Widerstand (510 bei der ProCon) verbaut ist, richtig?!
Kann man diesen dann nicht gleich als Teil eines Spannungsteilers nehmen:

ADC-Umbau.png (1.45 KiB) 178 mal betrachtet

Ich sehe da eigentlich nur den Nachteil, dass man mit relativ höhen Strömen arbeiten muss und nicht auf einige kOhm gehen kann.
Den Widerstand habe ich jetzt mal so gewählt, wie ich ihn zumindest bei mir in irgendeiner Schublade finde, genau genommen müsste der Gesamtwiderstand so sein, dass eben maximal 20mA fließen, also würden auch 350 Ohm ausreichen. Bei der ProCon kann dieser entsprechend kleiner dimensioniert sein (oder zur Not ganz weggelassen werden), da der Eingang 10V verträgt.

Ich kann mich nur wiederholen: oder habe ich hier irgend einen Denkfehler??

[Alex]

Hab den Bedarf noch nicht ganz verstanden (wenn noch alle Eingänge frei sind).
Was hast Du denn vor? .... oder hast nix vor und es ging jetzt nur um's grundsätzliche?

[Raffke]

Es ging (erstmal) ums Grundsätzliche. Aktuell habe ich zwei Projekte:

1. Ebenfalls ein Drucksensor, der 0,5-4,5V ausgibt.

2. Ein Füllstandsmesser für die Regenwasserzisterne:
Nachdem ich einge Ansätze gelesen habe, wäre die für mich einfachste Umsetzung ein Ultraschallsensor (SRF02, liegt noch rum) mit einem Mikroprozessor (ATtiny85 oder ATmega328), der die I2C-Abfragen in eine meßbare Größe wandelt. Eine Möglichkeit wäre, sich als DS18B20 am 1-Wire-Bus "zu tarnen". Eine andere, mittels analogWrite() eine Spannung 0..5V auszugeben. Letzteres müsste ich noch probieren, ob der Poolcontroller die mittels PWM erzeugte Spannung auch in erwarteter Höhe anzeigen/messen kann.
Wenn ich es aber als Analoge Spannung übermittle, wären dann definitiv beide Eingänge belegt und die anderen beiden ungenutzt. Daher die Überlegung, ob diese dafür nicht (auch) brauchbar wären, falls ich noch für einen dritten Sensor einen Spannungseingang brauche.
(Das könnte zum Beispiel der Fall sein, wenn ich dann doch noch den Pool-Wasserstand messen will)

Und bei diesen Überlegungen kam ich dann halt zum Schluss, dass die Verwendung als 0..4mA Eingang doch gar nicht so in Stein gemeisselt vorgegeben ist; nur ist man halt durch den internen Widerstand etwas eingeschränkter...

[Alex]

Zur Not liesse sich der 150Ohm Widerstand auch von der Platine löten... falls Du Dir das zutraust?! ...kann ich ein Bildchen suchen wo der sitzt.

>>SRF02,
Das Teil überlebt nie in ner Zisterne. Da kondensiert's doch dauernd und oben steht im regelfalls das Wasser an der "Decke" (was die Messung mit Ultraschallsensoren sowieso schon schwierig und teilweise unbrauchbar macht)... aber der ist ja auch in keiner Form "Wasserdicht".

[Raffke]

Okay, halten wir also so fest:
"Wenn ADC2/3 als Spannungseingänge benutzt werden sollen, muss der Parallelwiderstand von der Platine gelötet werden."

Ich würde mir das zutrauen, werde das aber vorerst nicht tun - und wenn, dann ist der sicher auch so zu finden, oder jemand der es vorhat, kann ja dann nochmal fragen.

Zum SRF02: ja, das ist mir schon klar. Mit Kondenswasser habe ich dort zum Glück nicht soo viel zu tun und bei mir ist auch vom maximalen Wasserstand bis zum Deckel auch ca. 38cm Luft. Der lag halt jetzt so rum - wenn er durch Korrosion nicht mehr funktioniert und sich das Verfahren bis dahin aber bewährt haben, kann man für kleines Geld auch wasserdichte Versionen in China bestellen...

[Frankie]

Hallo
kleiner Nachtrag zur Berechnung eines passenden Spannungsteilers für die analog -Sapnnungseingänge
angenommen es gibt einen Sensor mit Spannungsversorgung und einem Ausgang der der eine zu hohe Spannung liefert, hier z.B 4.5 V statt 3V

Spannungsteiler.png (5.7 KiB) 146 mal betrachtet

R1 und R2 müssen so bemessen werden das die Geamtimpedanz zum Sensorausgang passt, darf also nicht zu klein ausfallen um den Sensorausgang nicht zu stark zu belasten
angenommen der Sensorausgang hat einen Innenwiderstand von 1kOhm und die Summe R1 und R2 wären auch 1K, so würde nur noch die halbe Sensorspannung zu Verfügung stehen .Nimmt man einen Spannungsteiler mit einem Gesamtwiderstand von >50K so ist man wohl auf der sicheren Seite, weil der angenommene Innenwiderstand von 1K dann vernachlässigt werden kann,

die Vorgehensweise ist :
den Gesamtwiderstand festzulegen
R2 zu berechnen ( aus dem Gesamtstrom und dem gewünschten Spannungsabfall von max 3V, bei ProConip sind es 10V)
R1 ergibt sich dann aus Gesamtwiderstand - berechnetem R1
U(in) sei die Sensorspannung
U(adc) ist die maximale Eingangsspannung für den ADC


R1 + R2 = R(gesamt)
R2 = (U(adc) * R(gesamt)) / U(in)
R1 = R(gesamt) - ( U(adc) * R(gesamt)) / U(in)


zwei Beispiele
U(in) 4.5V
U(adc) = 3V
R(gesamt) = 50k
R2 = (3V * 50K)/4.5V = 33.33k
R1 = 50k - 33.3k = 16.66k

für 0..10V
U(in) 10V
U(adc) = 3V
R(gesamt) = 100k ( 100k nur als anderes mögliches Beispiel genommen)

R2 = ( 3V * 100K)/10V = 30k
R1 = 100k - 30k = 70k

in der Praxis muss man Widerstandswerte nehmen die man auch tatsächlich beschaffen kann

im 1. Beispiel ist 33.3k, bzw 33k ein gängiger Wert
16k dagegen nicht, nimmt man den nächst höheren verfügbaren Wert für R1 ( z.B 18k) so fällt etwas mehr Spannung an R1 ab an R2 demnach etwas weniger,
sodass man nicht mehr die vollen 3V erreicht
die max. Spannung ist dann
U(R2) = (U(in) * R(gesamt)) *R2
hier:
U(R2) =( 4.5V / (33k+18k)) * 33K = 2,911V

2,911V ist dann die maximale Spannung bei Sensorvollausschlag
damit hat man sogar noch etwas Sicherheitsreserve , indem man geringfügig unter 3V bleibt

das gleiche nochmal für das 0..10V Beispiel
R2 ist hier 30K , den würden wir erhöhen auf den nächstbesten Wert = 33K
da hier nun etwas mehr Spannung abfällt muss R1 auch größer ausgelegt werden
70K ist ebenso ein Wert den nicht wirklich verfügbar ist , der nächstbeste Wert wäre vielleicht 82K
U(R2) = ((10V / (33k+82k)) * 33k = 2,869V

oder optional
R2 = 27k ( auf den nächst besten kleineren Wert auslegen, damit fällt etwas weniger Spannung ab )
R1 = 68k ( ist glaub ich auch ein gängiger Wert, also auch etwas kleiner auslegen als die 70k)
U(R2) = ((10V / ( 27k+68k)) * 27k = 2,842V
das wäre auch noch OK, man verliert nach"oben" ein bischen Messbereich, naja 150mV , ist mal geschenkt ....

man erkennt das man hier durchaus etwas "rumspielen" muss, bis es passt.
die Rechenformel liefert leider nicht direkt die passenden Widerstände aus den gängigen E Reihen

der letzte Schritt ist dann den ADC Kalkulator zu verwenden um von der Spannung zu einem passenden physikalischem Anzeigewert zu gelangen
im ersten Beispiel :
2,911V ist die Spannung bei 2.5Bar ( 4.5V Sensorsignal)
0,323V die Spannung bei 0bar (0.5V Sensorsignal), unter der Annahme das der Sensor bei 0bar 0,5V ausgibt
diese beiden Wertepaare sind in den Kalkulator einzugeben um zu einen Gain und Offsetwert zu gelangen

bei einem angenommenen 10V Sensor ( z,B 10V bei 1.6bar und 0V bei 0bar)
2,869V und 1.6bar
0V und 0bar
oder wenn man es in mbar haben möchte
2869V und 1600mbar
0mV und 0mbar

Hoffe das hilft etwas bei der Auslegung

gruß
Frank

[Raffke]

Hallo Frankie,

die Rechenbeispiele waren schon sehr hilfreich und verständlich.
Jetzt habe ich jedoch noch eine Frage: was passiert eigentlich, wenn man komplett ohne Lastwiderstand einen Sensor anschließt, der 0..3V ausgibt?
Intern muss ja der Controller einen Eingangswiderstand haben... oder sollte man auf jeden Fall einen Parallelwiderstand vorsehen?

Hintergrund meiner Frage: der besagte 0.5-4.5V Drucksensor hat einen Meßbereich von 0-5 bar, was ich gar nicht benötige.
Im Betrieb an einem Filter wird dieser also maximal 2.5V ausgeben, was ja noch im Limit wäre. Zur Sicherheit würde ich eine 3V Z-Diode (1N4727A) parallel vorsehen, was den Drucksensor eben auf einen 0-3 bar Sensor reduzieren und gleichzeitig den Analogeingang vor Überspannung schützen würde.
Oder gilt für die Analogeingänge ohnehin die "Spannungsfestigkeit von 5V"?
Dann müsste ich ja gar nichts weiter absichern und verliere eben nur den Meßbereich >3V.

Dennoch die Frage: kann man 0..3V Quellen direkt anschließen, oder empfiehlt sich das eher nicht?