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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP externer AD-Wandler ADS1258


Autor: youssef (Gast)
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Hallo,
ich benutze ADS1258 für meine Temperaturmessung mit Pt100 und mess ich 
einen sehr grossen Wert etwa 7895266(Ergebnis von AD-Wandler).
ADS1258 hat eine Auflösung von 24 Bits d.h 2 hoch 24 = 16777216
Mesbereich 0 bis 5 v bin ich aber nicht sicher. in der datenblatt steht 
Vref= +4,096.
bei ungefähr eine Temperatur 20 grad(raumtemperatur) erwarte ich in 
Widerstand von sensor etwa 107 Ohm. durch den Temperatursensor fliesst 
einen Strom von etwa 0,5 mA. d.h ich erwarte eine Spannung von etwa 53 
mv an den Eingang des AD-Wandler.
wie kann ich aus Ergebnis des AD-Wandler ermitteln welche Temperatur ich 
gemessen habe.

Autor: Pete K. (pete77)
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http://de.wikipedia.org/wiki/Pt100
und Datenblatt AD-Wandler

Bei einem Meßbereich von 0-100 Grad hast Du mit 24 Bit Wandlung einen 
Bereich pro Wandlerschritt von 0,000006 Grad.
Ein 16-bit Wandler scheint auch geeignet zu sein ...

Autor: youssef (Gast)
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Hallo,
@Pete:ich Messe doch Spannung und aus der Spasnnung kann ich Widesrtand 
und dann Temperatur ermitteln.
ich habe das Hier gefunden in der Datenblatt von ADS1258
1LSB = Vref/780000H = 4,096V / 780000H

umd das Ergebnis zu skalieren muss ich so umrechnen oder?
Ergebnis skaliert = Ergebnis der AD-Wandlung * 1LSB

Autor: Chris D. (m8nix)
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youssef wrote:
> durch den Temperatursensor fliesst
> einen Strom von etwa 0,5 mA. d.h ich erwarte eine Spannung von etwa 53
> mv an den Eingang des AD-Wandler.

Hallo youssef,

du musst den Strom der durch deinen PT100 fliesst schon genau kennen. Er 
muss aus einer konstanten Stromquelle erzeugt werden. Wenn bei 107Ohm 
0,5 mA fliessen, dann müssen auch bei 280Ohm exakt noch diese 0,5mA 
fliessen. Nur so lässt sich das ohmsche Gesetzt R=U/I anwenden nachdem 
du den Widerstand deines PT100 berechnen kannst. Ist der einmal bekannt 
kannst du ihn am einfachsten anhand einer Widerstandstabelle 
[[http://www.delta-r.de/Pt-Elemte/Widerstandstabelle...]] 
durch lineare Interpolation in einen Temperaturwert umrechnen.

16777215 = 4,096 V
7895266  = 1,927 V

Woher allerdings deine gemessene Spannung von 1,927V herkommt ist mir 
schleierhaft. Das wären ja denn 18mA die du durch den PT100 jagst. Mehr 
als 1mA sollten es nicht sein, denn ansonsten führt die hohe 
Verlustleistung die im PT100 entsteht zu einer Eigenerwärmung des 
Bauteils und verfälscht somit dein Messergebnis.

Autor: Arc Net (arc)
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Pete K. wrote:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Pt100
> und Datenblatt AD-Wandler
>
> Bei einem Meßbereich von 0-100 Grad hast Du mit 24 Bit Wandlung einen
> Bereich pro Wandlerschritt von 0,000006 Grad.

> Ein 16-bit Wandler scheint auch geeignet zu sein ...

Ohne Vorverstärkung reicht's nicht, außer man kann bei einem PT100 mit 
einer Auflösung von ~1 °C leben.
Bei einem Messtrom von 1 mA "erzeugt" der PT100 ~385 uV/K
d.h. bei einem idealen, rauschfreien 16-Bit-Wandler (VREF = 5V) wäre die 
Auflösung 1/5 K, bei einem handelsüblichen ohne Zusatzmaßnahmen eher 
Richtung 1 K.

> du musst den Strom der durch deinen PT100 fliesst schon genau kennen. Er
> muss aus einer konstanten Stromquelle erzeugt werden. Wenn bei 107Ohm
> 0,5 mA fliessen, dann müssen auch bei 280Ohm exakt noch diese 0,5mA
> fliessen.

Nein, wenn man ratiometrisch misst, muss die Stromquelle nur während der 
Wandlung annähernd konstant sein.
(siehe z.B. hier Beitrag "Re: Sehr hoch auflösender PT100 Messverstärker")
Bsp.:
ADC = VIN / LSB
LSB = VRef / 0x780000 (beim ADS1258)
=> ADC = VIN * 0x780000 / VRef
VIN = PT100 * IMess
VRef = RRef * IMess
=> ADC = PT100  IMess  0x780000 / (RRef * IMess)
<=> ADC = PT100 * 0x780000 / RRef
PT100 = ADC * RRef / 0x780000

Autor: youssef (Gast)
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Hallo und Danke für die Antworten.
um einen kleinen Strom zu bekommen, habe ich eine Vorwiderstand(10K) vor 
den Pt100 geschaltet. damit fliesst ein Strom von 5v/10k etwa 0,5 mA

Spannungsversorgung(5v)---------10k---------pt100

Soll Ergebnis
bei t=20 Grad1 -> R(Pt100)= 107 Ohm -> U(Pt100) = 107Ohm * 0,5 mA = 53,5 
mV

ist Ergebnis
gemessene ADC-Wert = 7899777
Spannung = ADC * 1LSB = 4,11 V ist viel zu hoch
ich bin verzweifelt.

@Chris D.
ich habe vorher auch mit 2 hoch 24 gerechnet 16777216 und als 5V 
Refernzspannung aber
in der Datenblatt steht 1LSB = Vref/780000H = 4,096V / 780000H
ich habe keine Messwert angegeben sondern die Umrechnungsformel

Autor: Arc Net (arc)
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youssef wrote:
> Hallo und Danke für die Antworten.
> um einen kleinen Strom zu bekommen, habe ich eine Vorwiderstand(10K) vor
> den Pt100 geschaltet. damit fliesst ein Strom von 5v/10k etwa 0,5 mA

Nein, der Strom ist ca. 5 V / (10k + PT100) (ändert hier aber nichts an 
den Größenordnungen)

> Spannungsversorgung(5v)---------10k---------pt100
>
> Soll Ergebnis
> bei t=20 Grad1 -> R(Pt100)= 107 Ohm -> U(Pt100) = 107Ohm * 0,5 mA = 53,5
> mV
>
> ist Ergebnis
> gemessene ADC-Wert = 7899777
> Spannung = ADC * 1LSB = 4,11 V ist viel zu hoch
> ich bin verzweifelt.
> @Chris D.
> ich habe vorher auch mit 2 hoch 24 gerechnet 16777216 und als 5V
> Refernzspannung aber

Ist überhaupt eine Referenz angeschlossen?

Autor: Chris D. (m8nix)
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Öhm

...also erstmal youssef solltest du schon lesen was hier geschrieben 
wird. ;-)
>Spannungsversorgung(5v)---------10k---------pt100
                     5V     /   (10k    +    107)    =   0,4947 mA
------>              5V     /   (10k    +    280)    =   0,4863 mA
Wie du siehst ändert sich dein Strom wenn sich der Widerstand deines 
PT100 ändert. DARF ER ABER NICHT !!!!
Desshalb 1.: Konstantstromquelle statt Widerstand einsetzten !!!!
Dein Messergebnis würde so aussehen:
                     0,4947mA    *    107 ( ~20°C) =   52,93mV
                     0,4863mA    *    280 (~500°C) =  136,16mV
Woraus du folgendes berechnen würdest:
                     52,93mV     /    0,4947mA     =  107 Ohm -> i.O.
                    136,16mV     /    0,4947mA     =  275 Ohm -> falsch!
(PS: Trotzdem erstaunlich - nur knapp 20°C Fehler durch den hohen 
Vorwiderstand)

Bei 500°C würdest du also nur eine Spannung von ca. 136mV messen.
-> Deine Referenzspannungsbereich geht aber bis 4,096V. Folglich 
verlierst du jede Menge an Wandlerauflösung.
Desshalb 2.: Messverstärker vorschalten !!!

Blöde Frage - Du schreibst:
> d.h ich erwarte eine Spannung von etwa 53mv an den Eingang des AD-
> Wandler.
Erwartest du die Spannung nur? Oder hast du die auch schon mal 
nachgemessen? Vielleicht ist dein 10k Widerstand ja viel kleiner?

Wenn 780000H = Vref 4,096V ist, wie kann es dann sein das du einen 
Messwert bekommst der höher ist als 780000H
780000H = 7864320D = 4,096V
788A81H = 7899777D = 4,114V ????
Ah okay ... hab grad nachgesehen.... dein Wandler hat eine 6% 
clipping-toleranz. Das würde zumindest ein Wandlungsergebnis überhalb 
Vref erklären, aber grundsätzlich nicht die höhe des Messwerts.

Irgendwas muss da noch falsch sein an deinem Wandleraufbau. Am besten du 
postest hier mal den Schaltplan.

Gruss Chris

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