Hiho, ich bin gerade auf der Suche nach eine Analog-Digital Wandler, der 18 Bit Auflösung kann und eine vernünftige Abtastrate besitzt. Der Inputbereich sollte zwischen -5V und 5V liegen. Bis jetzt habe ich mir diesen hier ausgesucht: AD7690 von Analog Devices. Jedoch habe ich gleichzeitig dazu diesen Beitrag gefunden: http://www.electrondepot.com/electrodesign/using-ad7690-to-measure-positive-voltage-range-446734-.htm es scheint also nicht moeglich zu sein mit diesem ADC den negativen Bereich abzudecken. Gibt es vernuenftige Alternativen? Vielen Dank fuer die Tips. Mfg bmtil
Das mit dem negativen Bereich sollte man mit geeigneter Signalaufbereitung vor dem ADC erledigen. 18 Bit Auflösung stellt die allerdings vor einiges an Präzisionsanforderungen, aber das trifft Dein gesamtes Design. 18 Bit Auflösung sind 4 ppm. Hast Du Dir darüber schon mal Gedanken gemacht?
Rufus Τ. Firefly schrieb: > Das mit dem negativen Bereich sollte man mit geeigneter > Signalaufbereitung vor dem ADC erledigen. > > 18 Bit Auflösung stellt die allerdings vor einiges an > Präzisionsanforderungen, aber das trifft Dein gesamtes Design. > > 18 Bit Auflösung sind 4 ppm. > > Hast Du Dir darüber schon mal Gedanken gemacht? Ehrlich gesagt noch nicht. Was hat das fuer Konsequenzen? Warum Extra Signalaufbereitung, wenn es doch die "true differential adc's" gibt?
M. V. schrieb: > Vielen Dank fuer die Tips. Steht doch im Datenblatt auf Seite 1. Du brauchst einen entsprechenden Verstärker ADA4941 um die Eingangsspannungen ins Fenster zu schieben. Gruß Anja
M. V. schrieb: > Hiho, > ich bin gerade auf der Suche nach eine Analog-Digital Wandler, der 18 > Bit Auflösung kann und eine vernünftige Abtastrate besitzt. Der > Inputbereich sollte zwischen -5V und 5V liegen. > Bis jetzt habe ich mir diesen hier ausgesucht: > AD7690 von Analog Devices. > Jedoch habe ich gleichzeitig dazu diesen Beitrag gefunden: > http://www.electrondepot.com/electrodesign/using-ad7690-to-measure-positive-voltage-range-446734-.htm > es scheint also nicht moeglich zu sein mit diesem ADC den negativen > Bereich abzudecken. Gibt es vernuenftige Alternativen? > Vielen Dank fuer die Tips. > Mfg bmtil Die Eingänge benötigen bei diesem und ähnlichen ADCs auf jeden Fall passende Treiber... Ansonsten gäbe es noch z.B. AD7609, AD7162-2, AD7631, MAX11156, ADS8382. +-5V klingt allerdings nach einem vorverarbeitetem Signal, was die Anforderungen an den ADC häufig deutlich reduziert...
Ok, ich habe nicht verstanden wozu die ADC Driver da sind, vielen Dank. Dennoch habe ich mir um die Genauigkeit noch keine Gedanken gemacht.
M. V. schrieb: > Ok, ich habe nicht verstanden wozu die ADC Driver da sind, vielen Dank. > > Dennoch habe ich mir um die Genauigkeit noch keine Gedanken gemacht. Wie gesagt +-5V klingt nach irgendetwas aufbereitetem, was die Anforderungen meistens deutlich senkt (es ist sinnlos mit 18-Bit Genauigkeit zu messen, wenn die (nicht korrigierbaren) Fehler der Vorverarbeitung größer sind). 5V/2^18 ~ 19 uV -> Thermospannungen müssen u.U. beachtet werden, OpAmps spezifizieren meistens nicht wie groß die Nicht-Linearitäten sind (InstAmps dagegen schon) -> Schaltungen aufbauen, messen, selektieren. Die "restlichen" Fehler: ADC, Referenz, Langzeit usw. usf. Erste Übung: Wirklich alle Fehlerquellen der Schaltung auflisten...
Hm, ok wenn ich mit den Signalweg ueberlege. Ich kriege -10V bis 10V Signal: a) Signal geht in Spannungsteiler b) Nach dem Spannungsteiler geht er in den ADA4941 c) ADC Wandlung in dem AD7690 d) Signalverarbeitung im µC f) Signal geht in einen 16Bit DAC und danach zurück zum Messgeraet (das Messgeraet regelt sich selbst).
M. V. schrieb: > Dennoch habe ich mir um die Genauigkeit noch keine Gedanken gemacht. Das ist doch das erste worüber man sich Gedanken macht. Warum hast du dich für einen 18 Bit ADC entschieden, warum nicht 16, 14 oder gar 10 Bit. Was nützt dir eine Aussage 4,80345V gemessen zu haben, wenn der Fehler deines Gesamtsystems so groß ist, daß es auch 4,80000 oder 4,82000V sein können?
Das Messgeraet um welches es sich handelt ist eine hoch genaue Praezisionswaage. Theoretisch reichen auch 16Bit Wandlung, ich habe mich fuer 18 entschieden, damit 2 LSBs verloren gehen koennen. Achja, warum ich darueber keine Gedanken gemacht habe, naja ich bin erst seit 2 Tagen in dem Projekt, musste mir erstmal alles anschauen und eine Idee haben :)
Es scheint mir sinnlos, einen 18bit Wandler zu verwenden, wenn nur 16bit verwendet werden. beachte die Kosten. Wie genau ist denn Dein Spannungsteiler? Meine Spannungsteiler, die ich im Hobby einsetze, erzeugen typischerweise mehrere Prozent Abweichung, weswegen 8bit Wandler angemessen sind.
Stefan schrieb: > Es scheint mir sinnlos, einen 18bit Wandler zu verwenden, wenn nur 16bit > verwendet werden. Kommt darauf an. Wenn dessen Nichtlinearität und abs. fehler entsprechend besser sind kanns durchaus Sinn machen. M. V. schrieb: > ist eine hoch genaue > Praezisionswaage. Also brauchst du absolute Genauigkeit und nicht nur Kurzzeitstabilität, oder gibts die Möglichkeit einer Selbstkalibrierung vor jedem Messen M. V. schrieb: > Signal geht in Spannungsteiler Wenn dein Spannungsteiler aus 0,001% Widerständen besteht ist dein Fehler schon beim 16. Bit. Wenn der TK z.B. bei 40ppm pro K ist, dann bedeutet schon eine Abweichung von 1°C ein Fehler in den Bits 16, 17 und 18.
M. V. schrieb: > Hm, ok wenn ich mit den Signalweg ueberlege. > Ich kriege -10V bis 10V Signal: > a) Signal geht in Spannungsteiler > b) Nach dem Spannungsteiler geht er in den ADA4941 > c) ADC Wandlung in dem AD7690 > d) Signalverarbeitung im µC > f) Signal geht in einen 16Bit DAC und danach zurück zum Messgeraet (das > Messgeraet regelt sich selbst). Da es eine Waage ist, wären andere ADCs u.U. besser geeignet (die Abtastrate des AD7690 ist bei solch langsamen Vorgängen meistens absoluter Overkill) ADS1232, ISL26132, AD7191, AD7195 etc. Noch günstiger wäre es die Signalumwandlung in der Waage zu überspringen und dort direkt mit einem passenden ADC zu wandeln.
Also, die Situation ist wie folgt: Die Waage ist nicht manipulierbar, wir kriegen tatsaechlich nur die -10V bis +10V. Sie misst so hochgenau, dass sogar ein Luftzug den Messwert veraendern kann, deswegen ist diese geschirmt. Die benoetigte Abtastrate sind mindestens 100kHz, besser mehr. Es ist mir durchaus bewusst geworden, dass durch den Spannungsteiler, Signalaufbereitung etc. bei solchen Messwerten ein 18Bit ADC vermutlich nichts bringt. Am Anfang habe ich auch nur geschaut ob es genaue ADC gibt die den Messbereich aushalten, anscheinend gibt es sowas nicht, und man muss es irgendwie vorverarbeiten. Die Kosten sind erstmal kein Problem, ein gewisses Budget mit ordentlich Puffer haben wir zur Verfuegung. Theoretisch koennten es sogar 100€ ADCs werden. Danke fuer die zahlreichen Antworten und Anregungen.
M. V. schrieb: > Also, die Situation ist wie folgt: > Die Waage ist nicht manipulierbar, wir kriegen tatsaechlich nur die -10V > bis +10V. Sie misst so hochgenau, dass sogar ein Luftzug den Messwert > veraendern kann, deswegen ist diese geschirmt. > Die benoetigte Abtastrate sind mindestens 100kHz, besser mehr. Dürften wir erfahren welche Waage/Wägezelle das ist? Die mir bekannten Waagen im Mikrogrammbereich haben Einschwingzeiten im Sekundenbereich um die Genauigkeit zu erreichen (kenne da aber auch nicht alles) > Am Anfang habe ich auch nur geschaut ob es genaue ADC gibt die den > Messbereich aushalten, anscheinend gibt es sowas nicht, Siehe oben AD7609 auch wenn der mehr Eingänge als nötig hat. > und man muss es irgendwie vorverarbeiten. > Die Kosten sind erstmal kein Problem, ein gewisses Budget mit ordentlich > Puffer haben wir zur Verfuegung. Theoretisch koennten es sogar 100€ ADCs > werden. Das sind schon mal gute Voraussetzungen.
M. V. schrieb: >[...] >Sie misst so hochgenau, dass sogar ein Luftzug den Messwert > veraendern kann, deswegen ist diese geschirmt. Die benoetigte Abtastrate > sind mindestens 100kHz, besser mehr. >[...] Warum muss das Ding denn mit >100kHz abgetastet werden?
Arc Net schrieb: > Dürften wir erfahren welche Waage/Wägezelle das ist? > Die mir bekannten Waagen im Mikrogrammbereich haben Einschwingzeiten im > Sekundenbereich um die Genauigkeit zu erreichen (kenne da aber auch > nicht alles) Ich denke mal diese hier: http://www.sartorius.de/de/product/product-detail/msa224s-000-da/ ist ziemlich aehnlich der, die wir verwenden. Ich werde morgen mal, die Bedenken wegen der Genauigkeit aeußern. Des Weiteren plane ich mich mal mit ein paar Kumpels aus der Hochfrequenztechnik zu treffen. Wenn jemand Ahnung hat eine Platine im hoch genauen Bereich zu entwerfen, dann die.
HF-Techniker sind etwas fehl am Platz. Du brauchst einen erfahrenen Analogelektroniker, der dir das analoge Front-End entwirft und beim praktischen Aufbau hilft. Versuch mal, dich von den 100kHz zu verabschieden und nimm einen laaaaaaangsamen Sigma-Delta-Wandler, damit du beispielsweise Netzbrummen rausgefiltert bekommst. Von den 20-24 Bit kannst du eh schonmal auf 16Bit Auflösung reduzieren, von denen eher so 12-14 an genauigkeit übrig bleiben. Schau dir mal bei Digikey in der parametrischen Suche die Widerstandnetzwerke mit möglichst geringem Temperaturdrift und Alterung an. Die haben oft 5% Toleranz, aber da das Verhältnis sehr genau ist, ist das in der Regel eh egal, da du ohnehin einmal kalibrieren musst.
Kevin K. schrieb: > HF-Techniker sind etwas fehl am Platz. Du brauchst einen erfahrenen > Analogelektroniker, der dir das analoge Front-End entwirft und beim > praktischen Aufbau hilft. Mal schauen ob ich so jemanden finde, denke mal schon. > Versuch mal, dich von den 100kHz zu > verabschieden und nimm einen laaaaaaangsamen Sigma-Delta-Wandler, damit > du beispielsweise Netzbrummen rausgefiltert bekommst. Von den 20-24 Bit > kannst du eh schonmal auf 16Bit Auflösung reduzieren, von denen eher so > 12-14 an genauigkeit übrig bleiben. Ich werde mal nachfragen ob es moeglich ist die Spec anzupassen. > Schau dir mal bei Digikey in der > parametrischen Suche die Widerstandnetzwerke mit möglichst geringem > Temperaturdrift und Alterung an. Die haben oft 5% Toleranz, aber da das > Verhältnis sehr genau ist, ist das in der Regel eh egal, da du ohnehin > einmal kalibrieren musst. Wenn ich es richtig verstanden habe, wird vor jeder Messung kalibriert. Das mit den Widerstandsnetzwerken ist ein guter Tip, aber ich denke mal der AD7609 ist gut geeignet fuer die Aufgabe. Ich habe verschwiegen dass wir eigentlich zwei parallele -10V bis 10V Signale haben, von daher haette ich je zwei ADC nehmen muessen. Es ist schon gut wenn er mehr Eingaenge hat.
Warum holt ihr euch denn nicht die Infos von der seriellen Schnittstelle der Waage fertig kalibriert ?
Also, hab heute mal gesprochen ob die 100kHz tatsaechlich notwendig sind, es ist die vom Unternehmen vorgegebene Spec und da laesst sich nichts drehen. Somit faellt der AD7609 als Loesung aus. Gibt es vllt. die dem AD7609 aehnliche 16 Bit Wandler, aber halt mit mindestens 300kSPS?
Ok, entschuldigung wegen Doppelpost. Mir kam gerade die Idee wie ich den 7609 verwenden kann. Wenn ich mit 200 kSPS abtaste, dann nehme ich alle 5µs einen Wert auf. Ziel sind aber 300 kSPS oder mehr, wenn ich mit 400 kSPS abtaste, dann nehme ich alle 2.5µs einen Wert auf. Die Idee ist ein Signal zweimal abzutasten, aber um 2.5µs verschoben. Das Heisst Originalsignal am Eingang A, um 2.5µs Verschobenes am Eingang B. So taste ich am Eingang B immer die Weerte zwischen den Abtastungen am Eingang A ab. Am Ende dann fuehre ich beide Signale zusammen (halt bei dem digitalen Output). Wuerde das so funktionieren um auf die geforderte Geschwindigkeit zu kommen? Ach und wie viel Stoerungen kann so eine Verschiebelogik vor dem Eingang mitbringen?
100kHz ist doch völlig gaga. Die mechanische Resonanz von so einem Teil liegt zwischen 0,1 und 10 Hz.
Die 100kHz werden benötigt, weil der Regelkreis dieser Waage in einem FPGA steht. Dieser muss schnell mit Werten gefuttert werden, sonst ergibt der FPGA den sie dahin gebaut haben keinerlei Sinn.
Ich denke, wenn eine Schnittstelle verfügbar ist, ist das die günstigste und einfachste Möglichkeit die Werte auszulesen. Manche Schnittstellen machen das ggf auch mit 100k-Werte pro Sekunde. Abgesehen davon, dass ich es für unrealistisch halte, jede 10µs einen neuen, genauen Wert des Gewichts zu haben. Letztendlich muss die Waage das Gewicht auch mindestens in der Geschwindigkeit messen, aber wofür? Dass die Anzeige des Gewichts 1000+ mal schneller angezeigt werden kann, wie es ein Mensch lesen kann? Sollte das nicht möglich sein oder die "Chefs" der Sache einfach keinen Bezug zur Materie (E-Technisch) haben (kenne ich auch von meiner alten Arbeitsstelle), sehe ich 2 Dinge. 1. Wenn die Spannung -10 bis +10V aus dem Gerät kommt, wird diese sicherlich abhängig vom Gewicht erzeugt. Das muss dann aber auch mindestens 18bit Genau sein. Es macht ja keinen Sinn, ein Signal genauer zu messen, als es ist. 2. Wenn es wirklich so genau zu messen ist, weiß ich nicht, ob jemand, der nicht genau weiß, was 18bit bedeuten (an Anforderungen an Leiterbahn, Design, restliche Bauteile), soeine Aufgabe lösen kann/sollte (ohne dich damit beleidigen oder angreifen zu wollen). Die Auflösung+Genauigkeit ist das Problem, nicht umbedingt die Geschwindigkeit (dafür braucht man "lediglich" nen schnellen µC/FPGA).
Ich kann mir schon durchaus vorstellen was 18bit Aufloesung bedeuten, vorallem fuer das Layout, und ich steh in der Sache nicht alleine da. Wie gesagt, tatsaechlich benoetigt werden nur 16Bit , aber es wird von vorne rein gerchnet dass wir die zwei letzten Bits verlieren, deswegen haben wir uns fuer 18 Bit Wandler entschieden. Eine weitere Forderung an die Geschwindigkeit ist, wir wollen Software intern Down Sampling machen, das heisst die Werte aufeinander addieren und so das Wackeln aus den letzten Bits wegzukriegen. Um ein LSB zu gewinnen brauchen wir anscheinend eine dreifache Geschwindigkeit davon, was eigentlich noetig waere.
M. V. schrieb: > Ich kann mir schon durchaus vorstellen was 18bit Aufloesung bedeuten, > vorallem fuer das Layout, und ich steh in der Sache nicht alleine da. > Wie gesagt, tatsaechlich benoetigt werden nur 16Bit , aber es wird von > vorne rein gerchnet dass wir die zwei letzten Bits verlieren, deswegen > haben wir uns fuer 18 Bit Wandler entschieden. Oversampling geht auch bei 16-Bit bzw. generell dann, wenn das Rauschen hoch genug ist, ansonsten kann z.B. mit Dithering gearbeitet werden > Um ein LSB zu > gewinnen brauchen wir anscheinend eine dreifache Geschwindigkeit davon, > was eigentlich noetig waere. ??? Anzahl der Samples um n Bit zu "gewinnen" = 2^(2n) 0.5 Bit = 2-fach Oversampling 1 Bit = 4-fach 2 Bit = 16-fach 3 Bit = 64-fach
Verwendest du DMS? Wenn ja: durch die Klebeschicht werden Frequenzen irgendwann ziemlich gedämpft, sodass es ohnehin sein wird, dass die 100kHz overkill sind. Für das Nachregeln (Ich denke, ihr baut eine kraftkompensierende Waage) muss das dann berücksichtigt werden, je nach Regelung könnte dein System sogar instabil werden. Ach ja: ohne besonderen Aufwand wirst du nicht die letzten 2 von den 18 Bit wegschmeißen müssen, sondern auch die letzten 4-6 Bit von den 18.
M. V. schrieb: > Also, hab heute mal gesprochen ob die 100kHz tatsaechlich notwendig > sind, es ist die vom Unternehmen vorgegebene Spec und da laesst sich > nichts drehen. Hoffentlich sind die dann bandbreitenbegrenzt, ein genauer Tiefpass mit 18 Bit würde sehr interessant. Zumindest die Widerstände der Schaltung sind handelsüblich: Bürklin 35E480 und Konsorten, als Spannungsreferenz eine LTZ1000 sowie eine vier/sechs Lagen Leiterplatte. Ofenheizung ist auch nicht verkehrt. Wenn's denn schee macht. Oder sind 18 Bit Auflösung bei 10 Bit (0,1%) Genauigkeit gemeint? Butzo
Arc Net schrieb: > 1 Bit = 4-fach > 2 Bit = 16-fach meinte natuerlich 4-fache. Nach der Besprechung heute, haben wir uns auf den AD7634 geeinigt als die beste Moeglichkeit.
M. V. schrieb: > Arc Net schrieb: >> 1 Bit = 4-fach >> 2 Bit = 16-fach > > meinte natuerlich 4-fache. > Nach der Besprechung heute, haben wir uns auf den AD7634 geeinigt als > die beste Moeglichkeit. Sicher? Dessen DNL ist spezifiziert mit -1 LSB min (es fehlen Codes) bis 2.5 LSB max. (nicht mehr monoton, die Transferfunktion wechselt das Vorzeichen...).
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