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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperaturänderung bringt Spannungsmessung durcheinander.


Autor: Kim Schmidt (corado)
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Hallo,
ich messe die Spannung von vier Akkus an enem Mega88.
Als Ref nehme ich die interne 1,1V Ref
An allen eingängen auch an dem unbeuntzen vref habe ich elkos nach gnd 
hängen.
Den Spannungsteiler habe ich schon extra klein mit einem 10K 25 Gänge 
Spindeltrimmer dimensioniert.
Ich habe allerings keinen weiteren Wiedertand am Atemga AD Eingang 
hängen außer dem Trimmer....
Wenn ich nun die Spannungen kalibriere ist soweit erstmal alles ganz 
brauchbar, zwar noch etwas schwankende Werte, aber beherschbar 
(Induktivität ist vor AVCC eschaltet)

Sobald sich nun abe rdie Außentemperatur ändert, stimmen meine 
Spannungen nicht mehr!!
Also morgens messe ich 3,33V und Abends sind es dann 3,47 oder so.....
Es handelt sich um 4 Akkus je 3,33 Volt Ruhespannung...

Zum Test habe ich mal einen Mega88 mit einemPeltier runtergekühlt, 
konnte das Verhalten aber nicht beobachten!!!

Könnte das Phänomen durch die Spindeltrimmer (Mechanisches Problem der 
Spindel) oder durch die Elkos verursacht werden???

Sollte man direkt vor den AD Eingängen noch einen Widerstand schalten??

Autor: PJ (Gast)
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Kann es sein, dass die Spannung sich tatsächlich ändert und Dein AVRT 
also richtig misst?

Prüf' doch mal die unterschiedlichen Spannungen morgens und abends mit 
einem Multimeter.

Batterien und Akkus sind chemische Apparaturen, und chemische Reaktionen 
hängen oft von der Temperatur ab.

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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Kim Schmidt wrote:
> Sobald sich nun abe rdie Außentemperatur ändert, stimmen meine
> Spannungen nicht mehr!!
> Also morgens messe ich 3,33V und Abends sind es dann 3,47 oder so.....
> Es handelt sich um 4 Akkus je 3,33 Volt Ruhespannung...

Bleibt die Eingangsspannung auch wirklich gleich? Das 
temperaturabhängigste Element in dieser Schaltung ist in meinen Augen 
der Akku...
Ein Schaltplan wäre im Übrigen auch nicht verkehrt. Du lässt den 
Spannungsteiler doch hoffentlich nicht den ganzen Tag an dem armen Akku, 
oder?

> Zum Test habe ich mal einen Mega88 mit einemPeltier runtergekühlt,
> konnte das Verhalten aber nicht beobachten!!!
>
> Könnte das Phänomen durch die Spindeltrimmer (Mechanisches Problem der
> Spindel) oder durch die Elkos verursacht werden???

Der Trimmer kann bei Temperaturänderungen eigentlich nur den 
Gesamtwiderstand variieren, das wird hier als nicht in's Gewicht fallen.

> Sollte man direkt vor den AD Eingängen noch einen Widerstand schalten??

Auf keinen Fall. Mit deinen 10k bist du für einen AVR schon an der 
Grenze. Auszug aus dem Datenblatt des ATmega8:

The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of 
approximately
10 kΩ or less. If such a source is used, the sampling time will be 
negligible. If a source
with higher impedance is used, the sampling time will depend on how long 
time the
source needs to charge the S/H capacitor, with can vary widely. The user 
is recommended
to only use low impedant sources with slowly varying signals, since this
minimizes the required charge transfer to the S/H capacitor.

Autor: Kim Schmidt (corado)
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Hm,
ich hab ebatürlich einen 5V Spannunregler am Anfang (78L05) aber wenn 
der schwank it das doch vermutlich unerheblich??

In dieser Schaltung wurde seltsamerweise dennoch eine 10k Widerstand in 
Reihe gescaltet
http://www.electronics-lab.com/projects/test/022/index.html
Ich dachte nur, das die Spannungstabilisierung dann einfacher zu 
eralisieren ist, den jetz habe ich einen Vielschicht keramik und einen 
10µf Elko am Eingang hängen...

Der Spannungsteiler ist IMMER angeklemmt, läßt sich anders schlecht 
realisieren.
Allerdings handelt es sich um 100Ah Zellen, die täglich genutzt werden, 
von daher fällt das nicht ins Gewicht.

Und, ja, ich habe  mit dem multimeter nachgemessen(ein gutes).
Und nein, die Akkuspannung variiert nicht, da die ruhespannung von 
LiFePo4 Akkus immer 3,33  V beträgt, außer direkt nach der Ladung, aber 
die sinkt dann recht schnell....

Autor: Andreas K. (derandi)
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Dann würde ich wohl zu einer externen Referenz raten...?

Autor: Kim Schmidt (corado)
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warum??
Die ist doch Temperaturstabil....
Das habe ich bereits mit einem Peltier getestet....und so lese ich es 
auch in den foren.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Der Eingangswiderstand ist nur wichtig, wenn man mit maximaler 
Wandlerrate arbeitet, aber das ist selten nötig.
Ich habe schon hinter 1MOhm gemessen ohne Probleme.
Ein 100nF (besser MKT, notfalls Keramik) direkt am ADC-Eingang ist zu 
empfehlen.

Kritisch ist es, wenn man direkt vor der Wandlung den ADC-MUX 
umschaltet.
Nimm an besten nen Timerinterrupt (z.B. 1ms), der zyklisch eine Messung 
startet und dann den ADC-MUX umschaltet. Dann hat die Sample&Hold Stufe 
1ms Zeit, um auf den nächsten Eingang einzupegeln.


Peter

Autor: Kim Schmidt (corado)
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MKT oder notfalls keramik...
Warum ist MKT besser?
Was unterscheidet die beiden?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Kim Schmidt wrote:
> MKT oder notfalls keramik...
> Warum ist MKT besser?


Keramik rauscht (erzeugt Ripple), vielleicht Piezo-Effekt.

Folgende Testschaltung:

Eingang über 200k/1µF gefiltert an OP177 und LT2400 dahinter.
Mit Keramik (SMD 1210) sind die Meßwertschwankungen über 10-mal größer.
Und mit 10µF Keramik bleiben nichtmal mehr 16Bit übrig (LT2400 gibt 
28Bit aus).
Mit Folie 1µF ist dagegen alles in Butter (24Bit).

Keramik ist nur gut für digitale Schaltungen.
Bei HiFi oder Präzision nehme ich zum Abblocken nur noch Folie oder 
Tantal.


Peter

Autor: Kim Schmidt (corado)
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hm, ok, werde ich mal testen.
Aber mit meinem Temperaturproblem hat das sicher nichts zu tun?
Woran liegt es denn dann?
Wenn die Betriebsspannung schwankt, ist es sicher bedeutungslos?
Dazu ist ja die ref da...

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Kim Schmidt wrote:
> hm, ok, werde ich mal testen.
> Aber mit meinem Temperaturproblem hat das sicher nichts zu tun?

Ja, bei 10Bit ist das noch nicht zu merken und du hast ja auch keine 
200k Eingangswiderstand.

Wie gesagt, mach mal die Sample-Zeit länger (zwischen MUX setzen und 
Start Messung).
Ich starte die Messung und setze dann den MUX auf den nächsten Kanal. 
Dann schaltet der MUX sofort nach Ende der Messung um.


Peter

Autor: Kim Schmidt (corado)
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und wie sehr rauschen normale Elkos??
Sehr oder fast gar nicht?
Werde die Trimmer mal durch 1% Metalschicht ersetzen und den 
Gesammtwiderstand auf 100 k erhöhen.
Also  einen Spannungsteiler 90,9K und 6,49K
Dann können auch die Folienkondensatoren was filtern, was sie bei 10k 
wohl nicht so gut schaffen....
Das gleiche vor Vref, einen dicken lko mit gringem ESR und ein Folie 
100n

Autor: Kim Schmidt (corado)
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hm, ich habe jetzt glaueb ich, den Fehler gefunden:-(
Auf dem Steckbrett verhält es sich ähnlich ungenau, wenn ich einen 
Spannungsregler vor dem Atmel schalte....
Bzw diesen durch ein Labornetzgerät ersetze...
Schwank nun die Spannung lediglich von 4,60-5,3 so habe ich am ADC einen 
Digit Unterschied von ca. 10!!!!!
Wozu dient denn dann eigentlich die Referenz wenn eine 
Versorgungspannungsschwankung eine dermaßene Fehlmessung verusacht??! 
oder wo liegt mein Fehler?

Autor: Kim Schmidt (corado)
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mein Fehler, bei dem Test habe ich dummerweise auch die Quelkle mit 
verädnert patsch
Also habe ich den Fehler noch nicht gefunden

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Schwank nun die Spannung lediglich von 4,60-5,3 so habe ich am ADC einen
>Digit Unterschied von ca. 10!!!!!

>Wozu dient denn dann eigentlich die Referenz wenn eine
>Versorgungspannungsschwankung eine dermaßene Fehlmessung verusacht??!

Was erwartest du eigentlich? Du hast bei einer Schwankung der 
Betriebsspannung um ca. 15% einen 'Fehler' von ca. 1%. Für normale 
Messungen ist das durchaus akzeptabel. Wenn du es genauer haben willst 
musst du eine externe Referenzspannung anschliessen. Die liegt preislich 
u.U. wesentlich höher als dein ATMega88.

MfG Spess

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Nachtrag:

Im Anhang mal die Charcteristics der Referenspannungsquelle. Etwas 
Besseres darfst du nicht erwarten.

MfG Spess

Autor: Route_66 (Gast)
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Normale Elkos haben Restströme, die noch dazu temperaturabhängig sind!
Nimm mal Folienkondensatoren oder Tantal.

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