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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung für eine einstellbare Refferenzspannung im Bereich 0,5V bis 1V


Autor: Sven I. (york)
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Hallo,

Ich soll im Rahmen einer Studienarbeit eine Schaltung entwickeln mit der 
ich die wesentlichen Parameter einer Solarzelle bestimmen kann 
(Kurzschlussstrom, Leerlaufspannung und verschiedene Lasten 
simmulieren). Es handelt sich um eine einzelne Solarzelle, die nach 
belieben getauscht werden soll (Also verschiedene Typen, Mono-, Multi- 
und Dünnschicht-Zellen). Folglich hab ich immer unterschiedliche 
Parameter die ich auswerten muss, was mich zur Flexibilität zwingt.

Mein aktuelles Problem besteht darin eine Schaltung zu basteln um eine 
möglichst exakte Refferenzspannung, mit vernachlässigbarem Drift für den 
AD- Wandler meines ATMega88 zu erzeugen. Die Refferenzspannung sollte im 
Bereich zwischen 0.5 und 1.0 V (das müssten die Zellen liefern) liegen. 
Oder besser mehrere Stufen ermöglichen, wie z.B. 0.5V , 0.75V und 1V. 
Oder noch besser das Ganze irgendwie stufenlos. Die Interne Refferenz 
nehme ich nicht weil sie erstens zu hoch und zweitens zu ungenau ist.

Würde mich freuen wenn ihr mir bisschen weiter helfen könntet, da ich 
ziemlich neu auf diesem Gebiet bin.

Grüße Sven

Autor: MaWin (Gast)
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Pollin hat gerade AD584J.

Nicht ganz schlecht, und preiswert.
Ausgangsspannugnen mit ausreichend genauen Widerständen (reichen dir 1% 
oder müssen es 0.1% sein ?) durch 10 teilen, mit OpAmp puffern.

Autor: spess53 (Gast)
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HI

'Refferenz...' und Studienarbeit tut echt weh. Das du nicht Germanistik 
studierst kann ich gut verstehen.

Ansonsten, wie MaWin schon schrieb, eine hinreichend genaue ( ein 10-Bit 
ADC ist da nicht soo anspruchsvoll) Konstantspannungsquelle geeignet 
teilen und puffern. Fertig.

MfG Spess

Autor: Sven I. (york)
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Danke MaWin für die schnelle Antwort.

Prinzipiell je genauer desto besser.
Das Teil passt glaub ziemlich gut. Ich versteh nur nicht genau wie ich 
nun mit den Wiederständen R1-R4 meine Spannung einstellen kann. Verstehe 
ich dich richtig das die Teilung durch 10 anschließend über nen 
Spannungsteiler erfolgen soll oder gerade durch diese Beschaltung? Und 
ja noch was, wie sieht so ne OP Pufferschaltung aus. Hast vielleicht ein 
Schaltbeispiel parat?

Sorry für die Fragen aber wie gesagt
ich fang grad erst an mich mit dem Thema zu beschäftigen.

gruß sven

Autor: Anja (Gast)
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Sven I. schrieb:
> Prinzipiell je genauer desto besser.

Da frage ich mich doch ob es so geschickt ist die Messbereiche 
umzuschalten die dann alle auch noch einzeln kalibriert werden müssen.

Ich würde einen externen A/D-Wandler mit höherer Auflösung verwenden 
(z.B. LTC2400 mit 24 Bit). Als Referenzspannungsquelle dann einen 
hochstabilen MAX6350 oder LT1027 mit 5V. Bei 0,5V und 10uV 
Wandlerrauschen bleiben noch ca 15 - 16 Bit effektive Auflösung.

Allerdings erreichen Meßsysteme mit dieser hohen Auflösung erst nach ca 
1000 Stunden Burn In ihre finale Genauigkeit.

Wenn es nur um die Untersuchung der Zellen geht könnte man auch ein 
Systemmultimeter für die Messungen verwenden.

Gruß Anja

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Sven I. (york)

>Mein aktuelles Problem besteht darin eine Schaltung zu basteln

Bastlen? Oder besser entwickeln?

>um eine
>möglichst exakte Refferenzspannung, mit vernachlässigbarem Drift für den
>AD- Wandler meines ATMega88 zu erzeugen.

Kauf sowas fertig im Laden. Siehe Spannungsreferenz. Und variabel 
muss die nicht sein, ist eher hinderlich.

> Die Refferenzspannung sollte im
>Bereich zwischen 0.5 und 1.0 V (das müssten die Zellen liefern) liegen.

Warum willst du dann in aller Teufels Namen die REFERENZSPANNUNG 
variabel machen? Eine Referenzspannung ist zu 99,9% KONSTANT. Das ist ja 
der Sinn der Sache.

>Oder besser mehrere Stufen ermöglichen, wie z.B. 0.5V , 0.75V und 1V.
>Oder noch besser das Ganze irgendwie stufenlos.

Nennt sich AD-Wandler. Damit misst man die Spannung deiner 
Solarzellen. Macht bei 1V Referenz und 10 Bit 1mV Auflösung. Ich 
behaupte mal, das reicht locker.

> Die Interne Refferenz
> nehme ich nicht weil sie erstens zu hoch und zweitens zu ungenau ist.

Wiso zu hoch? Die ist 1,1V nominal, das passt wunderbar. Und Das Problem 
der Produktionstoleranz kann man durch eine Kalibierung aus der Welt 
schaffen. Sie ist recht temperaturstabil.

>Würde mich freuen wenn ihr mir bisschen weiter helfen könntet, da ich
>ziemlich neu auf diesem Gebiet bin.

Dein Ansatz ist falsch. Nimm die interne 1,1V Referenz oder eine externe 
und gut. Den Rest macht der AD-Wandler und etwas Rechnung in Software.

MFG
Falk

Autor: Hc Zimmerer (mizch)
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Eine externe Referenz am AVR muss mindestens 1 V haben, jedenfalls die 
mir in dieser Hinsicht bekannten Typen.  Siehe Datenblatt.

Edit:  Beim ATmega8 sinds sogar mindestens 2 V.

Autor: MaWin (Gast)
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> Verstehe ich dich richtig das die Teilung durch 10 anschließend
> über nen Spannungsteiler erfolgen soll

Ja, aber wie inzwischen rausgefunden klappt dein Ansinnen sowieso
nicht, der ATmega brauch mindestens 2V an AREF, du kannst dein
gewünschten 0.5-1V also in der Pfeife rauchen.

2.5V kann der AD584 ohne Spannungsteiler :-) da gibt's aber
auch andere ähnlich genaue.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MaWin (Gast)

>Ja, aber wie inzwischen rausgefunden klappt dein Ansinnen sowieso
>nicht, der ATmega brauch mindestens 2V an AREF,

Die neueren Typen, u.a. auch der vopm OP verwendete Atmega88, kommen mit 
1V aus. Denn die haben schliesslich intern eine 1,1V Referenz.

MFG
Falk

P S Letztendlich muss man erstmal eine sinnvolle [[Auflösung und 
Genauigkeit]] festlegen. Die Aussage "so genau wie möglich" sagt klar, 
dass keinerlei Vorstellungen über das Problem existieren.

Autor: Sven I. (york)
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Hallo,

Danke erstmal für die flotten Antworten.
Mein ursprünglicher Beweggrund für eine externe Referenzspannung war die 
Toleranzangabe von +- 10% auf die internen 1,1V
(siehe AVR-Tutorial: ADC).
Das wären dann:
(1,21V/1024)=1,182mV bzw. (0,99V/1024)=0,967mV
dies würde bei einer mittleren Auslastung des ADCs schon 0,1V 
Unterschied bedeuten. Doch dem ist wohl nicht so.

Gehe ich richtig in der Annahme dass die 10% keine Schwankungen sind, 
sondern nur ein abweichen vom Nominalwert. Und dieser Wert dann konstant 
bleibt. Also könnte ich durch messen und softwaremäßiges verrechnen 
diesen Fehler korrigieren?

Okay die Sache mit den mehreren Stufen der Referenzspannung hat den 
Hintergrund, dass ich die Schaltung so entwickeln soll dass ich 
möglichst flexibel verschiedene Solarzellentypen anschließen und messen 
kann. Die Recherche bei Connrad ergab dann die 0,5V bis 1,0V (es handelt 
sich ausschließlich um durchgehende Zellen, keine Reihenschaltung von 
Bruchstücken). Als ich die Sache mit meinem betreuenden Prof. 
diskutierte meinte der ich solle schauen dass ich den AD-Wandler immer 
voll ausnutze. Das wäre doch aber nur Sinnvoll wenn ich genauer wie 1mV 
messen möchte, was meiner Meinung nach aber nicht notwendig sein wird.
Oder hat dies noch einen anderen Hintergrund?

Gruß Sven

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Ich hoffe, im Quellenverzeichnis der Studienarbeit wird 
"www.mikrocontroller,net" auch auftauchen zusammen mit den Namen der 
Autoren hier im Thread ;-)


Gruss

Michael

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Sven I. (york)

>Gehe ich richtig in der Annahme dass die 10% keine Schwankungen sind,
>sondern nur ein abweichen vom Nominalwert. Und dieser Wert dann konstant
>bleibt. Also könnte ich durch messen und softwaremäßiges verrechnen
>diesen Fehler korrigieren?

3x Ja.

>möglichst flexibel verschiedene Solarzellentypen anschließen und messen
>kann.

Das kann man wie von mir bneschrieben.

>Bruchstücken). Als ich die Sache mit meinem betreuenden Prof.
>diskutierte meinte der ich solle schauen dass ich den AD-Wandler immer
>voll ausnutze.

Jaja, die Herren Akademiker. ;-)
Bei der geringen Dynamik von 0,5-1V braucht man keine 
Messbereichsumschaltung.

MfG
Falk

Autor: stephan_ (Gast)
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Bei Maxim bekommt man wunderbare superstabile Spannungsreferenzen, auch 
als Samples.

http://www.maxim-ic.com/products/references/

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Warum die Referenz umschalten und nicht die Spannung verstärken?

MfG Spess

Autor: Michael H. (michael_h45)
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spess53 schrieb:
> 'Refferenz...' und Studienarbeit tut echt weh. Das du nicht Germanistik
                                                   ss
> studierst kann ich gut verstehen.
           ,
SCNR.

Immerhin ist er weder arrogant noch beratungsresistent.
Da gabs schon wesentlich schlimmere Autoren studentischer Arbeiten =)

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