Verwenden Sie BBB-Analogeingänge mit 0..5V oder 0..10V

Ich plane, die analogen Eingänge des BeagleBone Black zum Abtasten analoger Daten zu verwenden. Aber dafür gibt es einige große Probleme:

  • BBB erlaubt maximal 1,8 V analoge Eingangsspannung, während ich maximal 5 V oder 10 V habe
  • Es gibt zwei Zeilen AGND und VDD_ADC, bei denen ich nicht weiß, wie sie hier beteiligt sind und was mit ihnen zu tun ist
  • Meine Kenntnisse in der Elektronik sind sehr begrenzt

Meine einzige Idee: ein Spannungsteiler mit zwei Widerständen (das liegt in meinem Wissensbereich), aber da sehe ich einige Probleme:

  • Widerstandstoleranzen, die Messdaten ungenau machen
  • Im Falle von Toleranzen am falschen Ende kann es möglich sein, dass der maximale Analogeingang von 1,8 V überschritten wird und die BBB ausgeschaltet werden kann
  • Wenn ich Werte von Widerständen so wähle, dass dies nicht passieren kann, verliere ich einen Teil des begrenzten 12-Bit-Abtastbereichs

Also ... was könnte ich tun, um das zu lösen? Wie kann ich 0..5 V oder 0..10 V Bereiche mit dem 0..1,8 V ADC Bereich des BBB messen?

Es wäre wirklich nett, wenn jemand einen Schaltplan zur Verfügung stellen könnte, den ich zum Aufbau meiner Hardware verwenden könnte (ja, einige Komponenten zu löten liegt im Bereich meiner elektronischen Möglichkeiten ;-)

Danke!

Antworten (1)

Verwenden Sie einen Spannungsteiler, um das Signal zu dämpfen. Manchmal ist es aus Impedanzsicht vorteilhaft, das Signal mit einem Verstärker zu puffern (ist aber schwieriger zu verdrahten). Die Dämpfung ist im Schaltplan für 0 bis 5V. Sie können den Link verwenden, um es für 10 V zu berechnen.

Ein Eingangsschutz ist in den meisten Geräten enthalten, kann aber normalerweise keine großen Ströme verarbeiten. Wenn die an den ADC angeschlossene Quelle große Ströme hat, können Sie die Eingänge nachgeschalteter Geräte mit Dioden oder anderen Methoden schützen

Wenn Widerstandstoleranzen ein Problem darstellen, verwenden Sie bessere Widerstände (sie können in 0,1% oder manchmal 0,01%) gekauft werden, was für die meisten Anwendungen ausreicht. Wenn Sie eine höhere absolute Genauigkeit benötigen, müssen Sie die Widerstände kalibrieren.

Sie können die Genauigkeit finden, indem Sie die Widerstandstoleranz verwenden und in die Gleichung einsetzen:

Z 2 Z 1 + Z 2 = 5.6 k 10 k + 5.6 k = 0,359

Und dann stecken Sie die höchsten und niedrigsten Toleranzen für einen 5,6-k-Widerstand mit einer Toleranz von 1% ein, Sie würden 5656 Ω und 5544 Ω erhalten

5656 10100 + 5656 = 0,358

Wenn also beide Widerstände an ihrer maximalen Toleranz wären, würden Sie in Ihrer Software mit 1% Widerständen 0,64% sparen.

Ein Problem bei Mikrocontroller-ADCs besteht darin, dass sie anfälliger für Rauschen sind, da der Spannungsbereich kleiner ist und normalerweise eine niedrigere Auflösung hat.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Vin würde im Bereich von 0 bis 5 V liegen und Vout wäre Ihr Bereich von 0 bis 1,8 V

Ich habe vergessen, über die Macht zu antworten. Der Beaglebones VDD_ADC ist nur die digitale 1,8-V-Leitung mit einer Induktivität und einem Kondensator für einen Filter (um digitales Rauschen herauszufiltern). Die AGND ist eine separate Masse, um einen ebenfalls rauschfreien Rückstrom zu liefern. Daher sollten alle analogen Signale / Schaltungen von AGND referenziert werden. Der VREF ist auch an den VDD_ADC gebunden, sodass die ADCs laut sein werden. Wenn Sie wirklich Genauigkeit benötigen, wechseln Sie zu einem dedizierten ADC und einer Referenz.

Vielleicht ist es erwähnenswert, dass der ADC nur so genau ist wie die Referenzspannung. Ich weiß, dass es der Standard-Operationsverstärker ist, aber beachten Sie, dass der TL081 für diese Anwendung völlig ungeeignet ist (Eingangs-Gleichtaktbereich sowie Ausgangsbereich und wahrscheinlich Versorgungsspannung).
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