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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperatur Drifts


Autor: Zoltan (Gast)
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Hallo,

ich habe volgendes Problem:
Im Anhang befindet sich eine Schaltung, welcher bei die Neigung misst. 
An den ADC des AVR liegt, entsprechend der Neigung eine Spannung 
zwischen 0 und 4V an. Das Problem ist, dass bei geringsten 
Temperaturänderungen das Signal vom der Sensor-Schaltung verändert wird 
(auch bei überbrückter Messkammer). Es liegt also definitiv an der 
Schaltung.

Meine Frage wäre nun, ob ich von dem AVR die Temperatur messen lassen 
soll, um den Fehler "intern" rechnerisch auszugleichen. Oder kann man 
die Schaltung irgendwie verbessern bzw. hat jemand Erfahrungen mit 
Temperturdrifts, und wie mann sie beseitigt?

Danke
Zoltan

Autor: Frankl (Gast)
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Leider klappt es nicht mit deinem Bild

Autor: Zoltan (Gast)
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Hier "nochmal" das Bild. Danke Frankl.

Autor: Frankl (Gast)
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Vielleicht selektieren ob Frequenz Generator oder Verstärker. Die 
Frequenz könnte vielleicht ja auch der AVR übernehmen (und die ist 
Quarzstabil). Was für eine Flüssigkeit benutzt du ?.

Autor: Zoltan (Gast)
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>Was für eine Flüssigkeit benutzt du?
Isopropylalkohol aus der Apotheke
(In 100g: 63g Isopropylalkohol, 37g gereinigtes Wasser)

>Die Frequenz könnte vielleicht ja auch der AVR übernehmen
Ich wollte den Programmablauf nicht unterbrechen. Dafür müsste ich die 
ganze Zeit einen Timer laufen lassen, welcher bei Überlauf einen 
Interrupt auslöst. Oder geht es auch anders?

Autor: Michael von Gersdorff (Gast)
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Hallo Zoltan

Du solltest eine symmetrische Schaltung verwenden bei der Dein Sensor 
aus einem kleinen Transformator mit geerdeter Mittelanzapfung versorgt 
wird. Damit verschwindet die Temperaturdrift. Bei horizontaler Lage ist 
daß Signal am Sensor dann null und je nach Neigung entsteht eine AC 
Amplitude. Zum Gleichrichten der Signalspannung am einfachsten einen 
CMOS Schalter der von Deinem Generator gesteuert wird
Gruß

Michael

Autor: Zoltan (Gast)
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Hi Michael,
danke für Deinen Kommentar

Könntest Du mir den ersten Satz etwas genuauer Erklären?
-Was ist eine symmetrische Schaltung?

-Transformator mit geerdeter Mittelanzapfung?
Die Schaltung wir aus einem Akku versorgt und über einen Low-Drop 
Festspannungsregler auf 5V aufbereitet. Wo kann ich da einen 
Transformator anschliessen?

Dein Vorschlag mit dem CMOS-Schaltern würde aber wieder einen Ic mehr 
bedeuten. Was ist gegen die Dioden zu sagen?

gruss
Zoltan

Autor: Frankl (Gast)
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Verstehts Du unter gereinigtes Wasser Demi-Wasser oder Desti- Wasser 
oder Wasser durch ein Kaffeefilter ?.
Wenn Du den AVR nicht unterbrechen willst, baue doch mal einen 
Oszillator mit Quarz auf.

Autor: Frankl (Gast)
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Ich hatte eigentlich bei der Flüssigkeit an etwas oeliges gedacht, wegen 
der Dämpfung. Nimmst Du die +/-Beschleuninigung mit in die 
Neigungsberechnung mit hinnein ?. Was für Elektroden hast Du in deinem 
Sensor Rostfest ?.

Autor: Zoltan (Gast)
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Hi Frankl

Ich benutze Isopropylalkohol aus der Apotheke. Auf der Verpackung steht 
als Inhalt: "In 100g: 63g Isopropylalkohol, 37g gereinigtes Wasser", was 
auch immer gereinigtes Wasser ist...  (100ml=1,70Euro)
Es geht auch :Alkohol Äthanol DAB 7 90% aus der Apoteke + 10% Wasser.

Dämfen kann man das ganze leicht mit der Elktronik. siehe c11, r6.

Im Anhang sieht man zwei Versionen der Messkammer. Als Elektrode dient 
in der Glasausführung Kupferdraht, auf der Platine die nornalen Bahnen.

>Nimmst Du die +/-Beschleuninigung mit in die Neigungsberechnung mit hinnein ?.
Nein, denn die sind bei meiner Anwendung (Modell Uboot) 
vernachlässigbar.

http://www.sensorsmag.com/articles/0500/120/main.shtml
http://www.frederickscom.com/tiltbrochure/pg10.html

Ich habe aber immer noch das Problem mit der Temperaturempfindlichkeit. 
Die HAUPT-Fehlerquelle sind die Gleichrichterdioden. Der 1N4148 reagiert 
sogar darauf, wenn ich die mit meiner Tischlame anleuchte?????

Autor: Frankl (Gast)
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Vielleicht einpacken in Styropor. Dioden werden auch gerne als 
Temperatursensoren verwendet.

Autor: Zoltan (Gast)
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Anscheinend ist es ja so, wie Du sagst. Ich "bastle" schon seit Jahren, 
aber das die Dioden so empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren, 
das ist mal was neues.
Kannst Du mir, aus reiner Neugierde, einen Beispiel nennen, wo man sie 
als Temperatursensoren verwendet?

Autor: Frankl (Gast)
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Google: Diode als Temperatursensor.
Basteliges Wochende.

Autor: Michael (Gast)
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Hallo Zoltan,

prinzipiell stimme ich Michael (v.G., siehe oben) zu, eine symmetrische 
Schaltung mit Synchrongleichrichtung aufzubauen.

Sowie ich Deine Schaltung sehe, könnte sie doch erheblich abgemagert 
werden. Ich kenne nicht die Daten Deines Sensors, aber würde Folgendes 
vorschlagen:
direkte Ansteuerung (ohne Cs) der rechten und linken Elektroden mit 
invertierten Rechtecksignalen aus zwei Portpins - während der eine '1' 
liefert ist der andere '0' und umgekehrt. Das Signal der mittleren 
Elektrode wird über einen OP gepuffert (auch ohne C) und ggf. leicht 
verstärkt auf einen AD-Eingang gegeben.
Die AD-Wandlung wird ausgeführt, jedesmal bevor der Prozessor die 
Portpins umschaltet (Einschwingphase abwarten). Da der Pozessor die 
Phasenlage des erzeugten Signals kennt, kann er die bei Neigung 
entstehende Differenz der AD-Werte für beide Richtungen zuordnen.
AVref und die Pegel der Ports sollten gleich sein (ratiometrische 
Messung).

Der AVR könnte bequem ein Signal mit 1kHz erzeugen, und die Ergebnisse 
ggf. filtern, wenn notwendig. Ob mein Vorschlag funktioniert, muß die 
Praxis zeigen.

Michael

Autor: Zoltan (Gast)
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Hi Michael,

Als erstes: Danke für die ausführliche Beschreibung.

Mein Sensor ist selbst gebaut. Siehe vier Beträge früher (6.jpg)

Natürlich bietet sich der AVR für die Erzeugung der Frequenz an. Es ist 
nur so, das ich den Programmablauf 
(Servo-Pulslängen-Messung->ADC-Lesen->PIDRegelung->UART->PulsAusgabe an 
Servo) nicht ständig unterbrechen wollte, deswegen die ganze Elektronik.

Fällt mir grad ein: Kann man einen Signal vom AVR auch so erzeugen, dass 
man nicht das Programm ständig durch Interrupts oder sonstwie 
unbterbrechen muss, Stichwort PWM?

Du meinst also, dass ich die 1Khz aus dem Sensor an den AD-Wandler geben 
soll, ohne es vorher gleichzurichten, um anschliessend im MC die 
Differenz als Messwert zu berechnen?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Da war Michael schneller.

Das wäre auch meine Idee gewesen, das ganze Analoggeraffel wegschmeißen 
und direkt an 3 Portpins anklemmen.

Wenn ich das richtig verstehe, ist das eine isolierende Flüssigkeit und 
man mißt das Kapazitätsverhältnis. Dann muß man den mittleren Pin, der 
zum ADC geht, auf Uref/2 vorspannen, z.B. über einen Widerstand (etwa 
10MOhm).
Und an den äußeren Pins liegt dann ein Gegentakt-Rechteck, der nach 
jeder AD-Wandlung umschaltet.
Das Verhältnis zweier aufeinanderfolgender AD-Wandlungen ist dann 
proportional der Neigung.

Bei längeren Leitungen vielleicht einen OpAmp als  Spannungsfolger 
möglichst nahe an der Mittelelektrode verwenden, damit die 
Leitungskapazität die Messung nicht beeinflußt.


Ansonsten gibt es auch Gleichrichterschaltungen mit OpAmps, die dann die 
temperaturabhängige Schwellspannung ausschalten.
Temperaturkompensation wäre aber eindeutig zu kompliziert.


Peter

Autor: Zoltan (Gast)
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Hi Peter,

Man misst nicht die Kapazität, sondern durch die Verwendung einer 
Leitfähigen Flüssigkeit entsteht an den drei Elektroden ein 
Spannungsteiler. Das ganze mmuss mit Wechselstrom betrieben werden, 
damit sich die Flüssigkeit(Alkohol 90% + Wasser) nicht zersetzt.

>Ansonsten gibt es auch Gleichrichterschaltungen mit OpAmps
a.) Also "perfekt" wäre das ganze, wenn sich die 1Khz vom AVR erzäugen 
liesse. Dann hätte ich einen der beiden Ops frei für die 
temperaturunabhängige Gleichrichtung, falls da ein OP reicht.

b.)Das mit der Auswertung der "Gegentakt-Rechtecke" im AVR muss ich noch 
verdauen........zzzz... Siehe Bild.
Könnte klappen...

Besten Dank für die Ideen!

Autor: Michael (Gast)
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@Peter: es freut mich, Deine Zustimmung zu bekommen. Daher möchte ich 
erwähnen, daß man die Schaltung natürlich auch mit einem 8051-Derivat 
aufbauen kann.

Michael

Autor: Hermann Kraus (Gast)
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Mach's halt nicht so umständlich. Mit dem ADXL202E von www.analog.com 
hast du einen Beschleunigungssensor der sich für die Neigungsmessung 
eignet. 2St. kommen gratis nach hause.

Hermann

Autor: Zoltan (Gast)
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Hast Du diese Beschleunigungssensoren schon mal getest? Wie reagieren 
sie, wenn ich die Neigunng messen will, auf die Beschläunigung in Fahrt?

>2St. kommen gratis nach hause.
"Analog Devices, Inc. is pleased to offer a limited amount of free 
samples to qualified customers" Bin ich ein "qualified customers"???
Ein Sensor kostet ja $11.64.

Autor: edi (Gast)
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zoltan,

nochmals zurueck zum urspruenglichen problem: t-drift.

deine schaltung ist verdammt hochohmig...und womoeglich benuetzst du 
normale widerstaende.

hast du 1% oder 2% metallfilmwiderstaende ausprobiert?
metallfilmwiderstaende sind t-stabil !

und...was oben jemanden verwunderte...die si dioden
haben etwa 2mv/°celsius spannungsaenderung.

ed

Autor: Hermann Kraus (Gast)
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@Zoltan: Bei einem Model-Uboot wirst du kaum große Beschleungungen 
haben. Solte nicht stark ins gewicht fallen.
Die Samples sollte mit etwas Fantasie(Firmenname) problemlos kommen. 
Leider weiß ich nicht wo man sie kaufen könnte. Bei Reichelt find ich 
die ICs nicht.

Hermann

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