Negative Spannung - SPI (Arduino Uno)

[Dominic V. (dve28)]

Hallo zusammen,
ich arbeite momentan mit LabView und dem Arduino Uno an einem Projekt 
und habe folgende Probleme:

1) Es sollen über die Analog In-Pins des Arduino Spannungen gemessen 
werden, jedoch handelt es sich teilweise um negative Spannungen. Dafür 
habe ich einen Spannungsteiler bezogen auf die positive Spannung AREF 
mit einem 5k-Widerstand eingebaut, sodass LabView einen Wert anzeigt. 
Mein Problem ist nun, dass ich diesen Wert nicht direkt gebrauchen kann, 
ich muss bzw. möchte mir durch mathematische und physikalische 
Beziehungen den tatsächlichen Spannungswert anzeigen lassen (es sind ca. 
-5V, jedoch kann dieser Wert leicht schwanken). Ich möchte also im 
Prinzip den negativen Spannungswert ermitteln, der gemessen werden 
sollte.
Klingt nicht gerade elegant, aber ich hoffe ich konnte mein Problem 
einigermaßen deutlich machen.

 +5V o---+
         |
        +-+
        | | R1=5k
        +-+
         |
         +---o Analog In (U=1,7V)
         |
        +-+
        | | R2=10k
        +-+
         |
 -5V o---+

Diese -5V sollen geprüft werden, da der Wert schwanken kann, denn es 
gibt ein definiertes Intervall in dem der Wert liegen darf, und diese 
Prüfung ist meine Aufgabe.


2) Des Weiteren soll ich im zweiten Teil des Projekts mit SPI in LabView 
arbeiten, habe dies allerdings noch nie getan und es scheint mir so als 
hätten 99% der Beispiele im Netz "nur" mit SPI in IDE zu tun, deshalb 
die Frage ob hier jemand Erfahrung mit SPI in LabView hat und mir 
eventuell helfen könnte?

Ich bedanke mich im Voraus!

[m.n. (Gast)]

Der Abgriff des Spannungsteilers, den Du mit 'Analog in' bezeichnest 
kommt an den ADC-Eingang. An den Anschluß -5 V kommt Dein Meßsignal. 
Schon kannst Du negative Spannungen messen.

[Maxx (Gast)]

So wie ich das verstanden habe ist er soweit schon.

Die Umwandlung der Werte:

Der Spannungsteiler liegt zwischen Uin und +5V -> Uspt = 5V-Uin
Der Abgriff liegt dann bei Uout = 5V - Uspt * R1 / (R1+R2)

Uout misst du per ADC. Dabei ist Uout ~= ADC_Value * Ulsb.
ULsb ist URef / (2 ^ ADC_Auflösung) in vielen Beispielen z.B. 5V / 1024 
-> ~5mV

Damit kannst du jetzt aus der ADC_Value erst Uout bestimmen, damit eräst 
du Uspt und schließlich Uin.



Wie SPI mit Matlab geht muss aber jemand anders beantworten, da k.A.

[Dominic V. (dve28)]

Das Problem ist, dass ich bislang ohne ADC gearbeitet habe und die 
Spannung anders messen wollte, was aber eigentlich unmöglich ist, wie 
ich feststellen musste. Die 1,7V die der Arduino gemessen hat, kommen 
dadurch zu Stande, dass am 5k-Widerstand 3,3V abfallen und somit von den 
+5V 1,7V übrig bleiben. Dieser Wert hab aber nichts mit dem zu messenden 
Wert (-5V) zu tun, deshalb ist es unmöglich, dort weiter zu rechnen. 
Hupsi..

Dann werde ich mich mal mit einem ADC auseinander setzen..

Danke schon mal für eure Hilfe!

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Dominic V. schrieb:
> Dieser Wert hab aber nichts mit dem zu messenden Wert (-5V) zu tun,
> deshalb ist es unmöglich, dort weiter zu rechnen.
Durchaus. Reduzier mal die -5V auf -1V und rechne die neue 
ADC-Eingangsspannung aus. Du wirst herausfinden: das sind dann auf 
einmal 3V. Also ändert sich diese ADC-Eingangsspannung vorhersehbar und 
berechenbar mit der negativen Spannung...

[Dominic V. (dve28)]

Wie gesagt, ich habe ja noch nicht mit einem ADC gearbeitet. Aber ich 
habe auch nicht die Möglichkeit, den Wert manuell zu verändern, es geht 
um eine Spannung die immer um die -5V schwankt. Diese Spannung wird an 
einer EK-Karte abgegriffen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Dominic V. schrieb:
> Wie gesagt, ich habe ja noch nicht mit einem ADC gearbeitet.
Das ist normal. Die wenigsten hatten bis zum ersten Mal mit einem ADC 
gearbeitet...

> Aber ich habe auch nicht die Möglichkeit, den Wert manuell zu verändern,
Da musst du nichts manuell ändern. Da musst du NachDENKEN!

> es geht um eine Spannung die immer um die -5V schwankt.
Na, dann lass die halt mal rechnerisch und in Gedanken von-5.5V auf 
-4.5V schwanken. Diese Schwankung wird sich dann irgendwie am 
ADC-Eingang bemerkbar machen und im ADC-Wert nierderschlagen.

> Diese Spannung wird an einer EK-Karte abgegriffen.
Das it erst mal unwichtig.

[Maxx (Gast)]

Dominic V. schrieb:
> Dieser Wert hab aber nichts mit dem zu messenden
> Wert (-5V) zu tun, deshalb ist es unmöglich, dort weiter zu rechnen.

Maxx schrieb:
> Der Spannungsteiler liegt zwischen Uin und +5V -> Uspt = 5V-Uin
> Der Abgriff liegt dann bei Uout = 5V - Uspt * R1 / (R1+R2)

Also Uout = 1,7V

Dann ist Uspt = (5V-Uout) * (R1+R2)/R1 = 3.3V * 15/5 = 9.9V
Danach ist also Uin = 5V-Uspt = -4.9V

Da auf Zehntel gerundet ist das recht gut getroffen.


Wie mein alter Lehrer immer sagte:
Also tipptapptapp kommt raus ...

[Dominic V. (dve28)]

@Maxx:
Danke! Genau nach so einer Rechnung habe ich gesucht! Ich hatte schon 
versucht mir sowas selbst herzuleiten, habe es auch fast geschafft, nur 
habe ich irgendwo einen Rechenfehler eingebaut.. Aber mit der Rechnung 
passt es auf jeden Fall.

Ich bedanke mich bei euch für die Hilfe!
Dann muss ich jetzt nur noch das Problem mit SPI bewältigen..