Strommessung in der Antriebstechnik mit Mikrocontroller

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Das Sparen beim Verstärkungsfaktor erlaubt bei gleichbleibendem Verstärkungs-Bandbreiten-Produkt ein schnelleres Einschwingen des OPV. Ein schneller OPV ist von Vorteil, da sich damit die kurze Abtastzeit von nur 70 ns (bei 12 Bit Auflösung) des ADCs im XMC4000 ausnutzen lässt.

Dies ermöglicht die Erfassung von extrem kurzen Strompulsen, die bei kleiner PWM-Aussteuerung oder höheren Schaltfrequenzen vorkommen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, den Abtastzeitpunkt innerhalb des Messfensters so zu verschieben, dass durch Ein- und Ausschaltvorgänge hervorgerufene Störungen ausgeblendet sind.

Schnelle Mehrfachabtastung

Um auch die negativen Ströme im Emitterpfad zu messen, hilft wiederum der DAC, indem er mit dem zweiten Kanal eine Offsetspannung an den OPV anlegt. Eine weitere Besonderheit des ADCs im XMC4000 ist die Ergebnisverarbeitung. Jede Wandlereinheit hat einen eigenen Satz von Ergebnisregistern, die zu einem kanalspezifischen Pufferspeicher (FIFO) arrangierbar sind.

Dies ermöglicht eine schnelle Mehrfachabtastung (Burst) für die Analyse von dynamischen Effekten oder einer Mittelwertbildung. Außerdem lassen sich vordefinierte Filter (FIR, IIR) auf das Wandlungsergebnis anwenden, bevor die CPU das Ergebnis zur Weiterverarbeitung abholt. Eine eingebaute Grenzwertüberwachung erlaubt es, auf Über- oder Unterströme unmittelbar zu reagieren.

Eine Vielzahl von Ereignissen der Sensor/Aktuator-Peripherie des XMC4000 lässt sich über eine Verbindungsmatrix verschalten. So sind schnelle Zustandsautomaten wie z.B. zur Notabschaltung rein in Hardware realisierbar.

* * Andreas Jansen ist Applikations-Ingenieur bei Infineon in München und arbeitet an Lösungen für Mikrocontroller im Industriesegment.

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