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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wertvergleich analog oder digital aber ohne µC?


Autor: Oliver R. (rollinator)
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Hallo,

also ich habe einen Spannungswert (DC), den ich mit verschiedenen 
Referenzwerten vergleichen möchte (4 Werte max.).

Ich darf aufgrund der technischen Spezifikation leider keinen µC 
verwenden, obwohl mir das natürlich lieber wäre.

Also ist es jetzt sinnvoller diesen DC Wert analog zu vergleichen, d.h. 
Referenzspannung (4 Stück) erzeugen und über einen Komparator den 
Vergleich machen.
Die Frage ist kann ich meine Referenzspannungen so exakt generieren?

Oder macht es mehr Sinn den DC-Wert in einen z.B. 8 Bit-Wert zu wandeln 
und dann mit 4 verschiedenen Referenzfolgen, mit einem 
Magnitude-Comparator zu vergleichen? Ich hätte dann, bei 8Bit 256 Stufen 
zur Verfügung also ca. bei 10V max. Pegel wäre ich bei ca. 40mV 
Schrittweite?


Hmmh was ist denn besser?

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Die Frage ist kann ich meine Referenzspannungen so exakt generieren?
Ja. Da du bis jetzt keinerlei Angaben dazu gemacht hast, stellt das kein 
Problem dar.

Autor: Guter Rat (Gast)
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Wenn es denn ohne µC gehen muss:

Es gibt sehr präzise Referenzspanungsquellen, schau mal bei
Linear Technology, und dann Spannungsteiler, Komparatoren (gibt es
auch bei LT) und Fertig.

Leider schreibst Du nicht wie genau Du es benötigst, um welche
Spannungen es sich handelt usw.
Dann könnte Dir noch besser geholfen werden.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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STK500-Besitzer schrieb:
>>Die Frage ist kann ich meine Referenzspannungen so exakt generieren?
> Ja. Da du bis jetzt keinerlei Angaben dazu gemacht hast, stellt das kein
> Problem dar.

Er sprach von 8-Bit. Genauer als etwa 0.5% muss es also offenbar nicht 
sein.

Das bekommt man analog problemlos hin.

Gruß, DetlevT

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Er sprach von 8-Bit. Genauer als etwa 0.5% muss es also offenbar nicht
>sein.

Ich hatte gerade keine Lust, zu rechnen.
Und bem Lösen von Textaufgaben hatte ich immer schon meine Probleme...

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Naja ich meine ich hab dort doch immer wieder Bauteiltoleranz, die zu 
verfälschungen führen.
Wenn ich z.B. 4 einfache Spannungsteiler verwendete, dann kann meine 
Spannung doch durch die Toleranz gestört werden. Des Weiteren benötige 
ich eine stabilisierte Spannung!?

ich müsste z.B. Spannung im Bereich von 6,3 und 10V generieren, wenn ich 
von 10V als max. Wert, mit dem ich vegleichen muss ansehe.

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Also, wie meine Spannung letztlich aussehen muss, steht noch nicht ganz 
fest. Ich kann da ja noch Anpassungen vornehmen!?

Also, wenn ich bloß 4 Spannungen brauche, ist es dann also doch besser, 
das analog zu machen?
Die 0,5% ist schon gut aber je genauer desto besser? wie es halt ist. 
Die Beschränkung der Genauigkeit ergibt sich dann!

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Oliver R. schrieb:
> Die Frage ist kann ich meine Referenzspannungen so exakt generieren?

Eine Referenzspannung brauchst du so oder so, auch für den ADC. Je
nachdem, wie die zu vergleichende Signalspannung enststeht, kann der
Vergleich vielleicht auch ratiometrisch durchgeführt werden, dann spielt
die Genauigkeit der Referenzspannung keine Rolle, weder beim ADC noch
beim Vergleich mit Komparatoren.

> Wenn ich z.B. 4 einfache Spannungsteiler verwendete, dann kann meine
> Spannung doch durch die Toleranz gestört werden.

Auch der ADC hat zusätzlich zum Fehler der Referenzspannung einen
Linearitätsfehler. Du kannst zwar einen guten ADC nehmen, um den Fehler
zu minimieren, genauso gut du kannst aber auch entsprechend präzise
Widerstände für den Spannungsteiler nehmen.

Alles in allem sehe ich keinen nennenswerten Vorteil der ADC-Lösung,
aber einen großen Nachteil, nämlich den größeren Bauteilaufwand.

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Yalu X. schrieb:
> Eine Referenzspannung brauchst du so oder so, auch für den ADC. Je
> nachdem, wie die zu vergleichende Signalspannung enststeht, kann der
> Vergleich vielleicht auch ratiometrisch durchgeführt werden, dann spielt
> die Genauigkeit der Referenzspannung keine Rolle, weder beim ADC noch
> beim Vergleich mit Komparatoren.

Ich glaube ratiometrisch geht das bei mir nicht. Die zu vergleichende 
Spannung kommt von einem Stromsensor, der den Strom in Form einer 
Spannung ausgibt. Nach ein paar Anpassungen. Habe ich dann eine 
Gleichspannung, die dem Strom proportional ist und jetzt zu vergleichen 
ist.
Also muss dann doch meine Referenzspannung relativ präzise sein?

Autor: Erdbeere (Gast)
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>Also muss dann doch meine Referenzspannung relativ präzise sein?

Das muß sie immer: relativ + präzise.

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Erdbeere schrieb:
> Das muß sie immer: relativ + präzise.

Ok das war wohl etwas schwammig formuliert.
Ich meine das im Gegensatz dazu, dass meine Genauigkeit eventuell gar 
nicht von der Spannung abhängt.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Hallo Oliver,

selbst beim "Bastler-Dealer" Reichelt bekommt man Spannungsreferenzen 
mit 0.2% Genauigkeit. Widerstände mit 0.1% Toleranz sind auch für 
Normalsterbliche zu erhalten. Mit einem zuverlässigen Voltmeter kann man 
eine Schaltung übrigens auch kalibrieren.

Natürlich muss man sich ein paar Gedanken über Temperatur- und 
Langzeitstabilität machen, aber Raketentechnologie ist das Ganze nicht.

Gruß, DetlevT

Autor: MCUA (Gast)
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>Ich darf aufgrund der technischen Spezifikation leider keinen µC
>verwenden, obwohl mir das natürlich lieber wäre.
Warum einen uC für sowas simples?
Nimm einfach einen 4x COMP (und REF-U(musste sowiso haben)), dann bistte 
fertig.

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Detlev T. schrieb:
> Natürlich muss man sich ein paar Gedanken über Temperatur- und
> Langzeitstabilität machen, aber Raketentechnologie ist das Ganze nicht.

Ja das hat meine Mathe-Prof früher immer gesagt, wenn z.B. eine 
Differentialgleichung gelöst wurde --> "No Rocket Science" ;)

MCUA schrieb:
> Nimm einfach einen 4x COMP (und REF-U(musste sowiso haben)), dann bistte
> fertig.

Du hast recht ich könnte ja auch einen einfach mit jeder Ref-Spannung 
vergleichen und dann den Ausgang auswerten (also schauen welches der 4 
Vergleichssignale gerade verlangt wird )

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Oliver R. schrieb:
> Die zu vergleichende Spannung kommt von einem Stromsensor, der den
> Strom in Form einer Spannung ausgibt. Nach ein paar Anpassungen. Habe
> ich dann eine Gleichspannung, die dem Strom proportional ist und jetzt
> zu vergleichen ist.
> Also muss dann doch meine Referenzspannung relativ präzise sein?

Wie genau ist denn dieser Stromsensor? Und wie genau die "Anpassungen"?

Arg viel genauer als beides zusammen müssen die Referenz, die
Spannungsteiler und die Komparatoren auch nicht sein.

Autor: MCUA (Gast)
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>..ich könnte ja auch einen einfach mit jeder Ref-Spannung vergleichen ..
du brauchst nur EINE Ref-U (mit n paar R's dazwischen)

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Yalu X. schrieb:
> Wie genau ist denn dieser Stromsensor? Und wie genau die "Anpassungen"?

Das ist noch nicht bekannt genau bekannt. Der Stromsensor hat eine 
Genauigkeit von +/-1%. Dann kommt da eventuell noch ein Offset hinzu 
aber den kann man eventuell noch entfernen! Der würde sonst eine weitere 
Ungenauigkeit bringen!

Autor: Oliver R. (rollinator)
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MCUA schrieb:
> du brauchst nur EINE Ref-U (mit n paar R's dazwischen)

Ja stimmt ich habe hier die einzelnen Vergleichsspannung als 
Referenzspannungen bezeichnet.
Natürlich brauche ich nur eine Referenzspannung, aus der ich über 
Spannungsteiler alle weiteren Spannungen ableiten kann.

Autor: Johnny B. (johnnyb)
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Eine digitale Schaltung wird grundsätzlich niemals genauere Resultate 
liefern als eine analoge. Denn im vermeintlich digitalen Schaltkreis 
wird schliesslich auch ein analoger Schaltungsteil mit Referenzen, 
Wandlern etc. verbaut sein...
Natürlich kann man digital ein wenig einfacher tricksen und relativ 
einfach z.B. Temperaturkompensationen vornehmen. Aber grundsätzlich 
könnte man auch alles rein analog lösen. Digital ist im Grunde genommen 
"ein Subset" von analog. Genau wie eine Gerade, die auch eine Kurve ist, 
einfach eine spezielle Form davon.

Autor: MCUA (Gast)
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>Eine digitale Schaltung wird grundsätzlich niemals genauere Resultate
>liefern als eine analoge.
Doch, wenn man das Ergebnis nur digital betrachtet.

>Natürlich kann man digital ein wenig einfacher tricksen ...
aber dazu muss die (mehr oder wenige complexe) Dig-Schaltung erstmal da 
sein

>Digital ist im Grunde genommen "ein Subset" von analog.
Würde ich nicht sagen.
"Digital" ist ein "Geschmack", genauso wie "Analog" ein "Geschmack" ist.

Autor: Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite
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Da fällt mir auch noch was ein... Es gibt ICs für Batterieüberwachung, 
VU-Meter usw.

Dort wird mittels Widerstand eingestellt, welcher Bereich und du hast 
z.B. 10 LED Ausgänge, die dann je ein Zehntel der Eingangsspannung 
anzeigen.

Vielleicht hilft dir das ja weiter...

Autor: Johnny B. (johnnyb)
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Wenn ich mal zusammenfassen darf; mit einer Referenzspannungsquelle, 
Spannungsteilern und Komparatoren sollte die Aufgabe zu bewältigen sein.

Bei den Spannungsteilern könntest Du jeweils am besten mehrere parallel 
geschaltete Widerstände vorsehen, damit die Geschichte noch abgeglichen 
werden kann. Dies nur, sofern eine höhere Genauigkeit gebraucht wird, 
als dies die Bauteiletoleranzen zulassen würden.

Autor: Erdbeere (Gast)
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>Der Stromsensor hat eine Genauigkeit von +/-1%.

Und wo ist das Problem?
Und ich dachte, es ginge um 10ppm über den gesamten Tempearturbereich 
:-)

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Johnny B. schrieb:
> Eine digitale Schaltung wird grundsätzlich niemals genauere Resultate
> liefern als eine analoge.

Aber dafür deutlich kostengünstiger.
Nen 16Bit-ADC kriegst Du für 2,-€ hinterher geschmissen + MC für 2,-€, 
fertig ist Dein 16bit Komparator.

Aber für 16Bit analog mußt Du einige 100,-€ blechen. 0,0002% Widerstände 
sind unbezahlbar.


Peter

Autor: MCUA (Gast)
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>Aber dafür deutlich kostengünstiger.
>Nen 16Bit-ADC kriegst Du für 2,-€ hinterher geschmissen + MC für 2,-€,
>fertig ist Dein 16bit Komparator.
Aber die einfache Anal-Schaltung hierfür kostet nur einige cent.

Autor: A. K. (prx)
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Die eine hochgenaue Refererenzspannungsquelle kann der µC billiger in 
die 4 speziellen Werte runterteilen als Widerstände das bei 16 Bits 
können.

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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MCUA schrieb:
> Aber die einfache Anal-Schaltung hierfür kostet nur einige cent.

Die ist dann aber auch für den Arsch.

SCNR,
Andreas

Autor: MCUA (Gast)
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>> Aber die einfache Anal-Schaltung hierfür kostet nur einige cent.
>Die ist dann aber auch für den Arsch.
Schwachsinn.
Die erfüllt (selbst bei diesen geringen Kosten) die Anforderung, und nur 
darauf kommts an.

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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MCUA schrieb:
>>> Aber die einfache Anal-Schaltung hierfür kostet nur einige cent.
                      ^^^^^^^^^^^^^^
>>Die ist dann aber auch für den Arsch.
> Schwachsinn.

Justier bitte deinen Humordetektor mal neu.

Andreas

Autor: MCUA (Gast)
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>Die ist dann aber auch für den Arsch.
ach ne.............
......... sags in'ner Kneipe

Autor: MaWin (Gast)
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> Aber dafür deutlich kostengünstiger.
> Nen 16Bit-ADC kriegst Du für 2,-€ hinterher geschmissen
> + MC für 2,-€, fertig ist Dein 16bit Komparator.
> Aber für 16Bit analog mußt Du einige 100,-€ blechen.
> 0,0002% Widerstände sind unbezahlbar.

Blödsinn.

Erstens: 1/65536 = 0.001% und übrigens bräuchte man nur relativ 
übereinstimmende Widerstände, nicht absolut genau.
http://www.vishaypg.com/docs/63036/vhd20014.pdf

Zweitens: Auch ein A/D-Wandler braucht eine Referenzspannung, und auf 
0.001% genau, oder bei 2.5V auf 30uV, selbst mit einer auf 1K genau 
gehaltenen LM199 wird's schwierig (immerhin kann man 1mV initial error 
abgleichen, das geht aber analog natürlich auch).

Drittens: An welchem 16 bit A/D-Wandler zu 2 EUR dachtest du denn ? Ich 
finde bei Reichelt nur den MCP3421. Der ist beachtlich, aber die 
Toleranzen liegen im 0.1% Bereich - weit weg von 0.001%, sondern in 
einem Bereich, den man Anlaog billiger bekommt.

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Andreas Ferber schrieb:
>> Aber die einfache Anal-Schaltung hierfür kostet nur einige cent.
>
> Die ist dann aber auch für den Arsch.

DANKE...................;)

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