mV gut aufgelöst messen nahe mit einem µC

[Tobi (Gast)]

Wie kann ich denn mit einer möglichst hohen Genauigkeit ein Signal im mV 
Bereich mit einem µC AD Wandler auflösen?

Vielen Dank für die zahlreichen und guten Tipps

[Wolfgang (Gast)]

Tobi schrieb:
> Wie kann ich denn mit einer möglichst hohen Genauigkeit ein Signal im mV
> Bereich mit einem µC AD Wandler auflösen?

Direkt gar nicht. Du wirst einen Vorverstärker brauchen, ggf. einen 
Instrumentenverstärker.

[lässig (Gast)]

OPAMP 1:100 Verstärkung. Evtl. ein Filter. Fertig.

[Tom E. (Gast)]

Tobi schrieb:
> Wie kann ich denn mit einer möglichst hohen Genauigkeit ein Signal im mV
> Bereich mit einem µC AD Wandler auflösen?

Die Genauigkeit kann nicht höher werden, als die vom AD-Wandler des µC. 
Und eine möglichst hohe Genauigkeit möchtest du sowieso nicht bezahlen.

Spezifiziere deine (realen) Anforderungen.

[BirgerT (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Direkt gar nicht. Du wirst einen Vorverstärker brauchen, ggf. einen
> Instrumentenverstärker.

Doch ginge auch direkt, wenn die REF-Spannung entsprechend klein 
geschaltet wird..

Tom E. schrieb:
> Die Genauigkeit kann nicht höher werden, als die vom AD-Wandler des µC.
> Und eine möglichst hohe Genauigkeit möchtest du sowieso nicht bezahlen.

..stimme ich auch zu.

Manchmal ist es ja auch nur ein bestimmter Bereich der gemessen werden 
soll, so wie 0,6..1,4V. Dann sollte man über OPs als Addierer und 
Subtrahierer nachdenken.

[Wolfgang (Gast)]

BirgerT schrieb:
> Doch ginge auch direkt, wenn die REF-Spannung entsprechend klein
> geschaltet wird..

Je kleiner die Referenzspannung, um so mehr ärgert einen eine Drift der 
Offset-Spannung des Komparators. Der Genauigkeit ist das nicht gerade 
förderlich.

[Michael B. (laberkopp)]

BirgerT schrieb:
> Doch ginge auch direkt, wenn die REF-Spannung entsprechend klein
> geschaltet wird..

Die hat ja nicht ohne Grund eine untere Grenze, die deutlich über dem 
Millivolt liegt.

[Peter D. (peda)]

Z.B. die Silabs C8051F35x-Familie hat 16/24Bit ADCs mit Verstärkung bis 
128.

[Timmo H. (masterfx)]

Die Xmegas haben auch 0,5-64x Gain, allerdings nur 12 Bit.

[Sebastian D. (sebastian_d)]

Ham die neuen Tinys (85 und so) nicht nen 200x Gain im differential 
modus? Der ist ja gerade da um z.B. Brückenspannungen oder 
Spannungsabfälle über nem Shunt auszuwerten. Bei Vref=1V ( die interne 
hat ja ~1.1V) wären das 50mV bzw. ±25mV Messbereich.
Passt das so, oder hab ich grad neun Knoten im Hirn?

[Klaus R. (klara)]

Tobi schrieb:
> Wie kann ich denn mit einer möglichst hohen Genauigkeit ein Signal
> im mV
> Bereich mit einem µC AD Wandler auflösen?
>
Welcher Frequenzbereich?
Und, wie genau soll es denn sein? Was darf es kosten?

Ich habe gute Erfahrungen mit dem ADS1110 gemacht.
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/83656/TI/ADS1110.html

mfg Klaus

[Marian (phiarc)]

Wolfgang schrieb:
> BirgerT schrieb:
>> Doch ginge auch direkt, wenn die REF-Spannung entsprechend klein
>> geschaltet wird..
>
> Je kleiner die Referenzspannung, um so mehr ärgert einen eine Drift der
> Offset-Spannung des Komparators. Der Genauigkeit ist das nicht gerade
> förderlich.

Viele ADCs werden bei kleinen Referenzspannungen arg nichtlinear.

[Harald W. (wilhelms)]

Tobi schrieb:

> Wie kann ich denn mit einer möglichst hohen Genauigkeit ein Signal im mV
> Bereich mit einem µC AD Wandler auflösen?

Wenn es um Präzision geht, nimmt man besser einen externen AD-Wandler.

[S.B.Z. (Gast)]

Zu S.B.Z.-Zeiten hab ich ein Signal von ca. 0 - 5 mV mit einem
uA725 ververstaerkt.

Davon wurde dann noch eine Differenz gebildet, der Nullpunkt
lag naemlich bei ca. 3.5 mV, und diese Differenz wurde dann noch
logarithmiert, und mit dem guten C520 (0 - 1 V) digitalisiert.

Das wuerde ich aehnlich heute immer noch so machen :-)

[Harald W. (wilhelms)]

S.B.Z. schrieb:

> mit dem guten C520 (0 - 1 V) digitalisiert.

> Das wuerde ich aehnlich heute immer noch so machen :-)

Dieser Chip ist aber sowohl als Original aus dem "Westen"
noch als Nachbau aus dem "Osten" nur noch schwer erhältlich.
Ein 7106 bzw. dessen "Verwandte" wären deutlich billiger und
besser erhältlich.

[Dirk K. (dekoepi)]

Den AD8628 kann man über Chinaversand einigermaßen günstig schießen - 
ein Chopper-OpAmp mit 1µV Offset und hier schon vernachlässigbarer 
Drift. Bastel mir damit einen Strommesser mit 10mOhm in Kürze, obwohl 
damit sogar 1mOhm gehen müsste. Derzeit mit ADS1115 (wie ADS1110 nur mit 
4 Single-Ended oder 2 differentiellen Eingängen), will aber noch andere 
ADCs ausprobieren. Der AD7705 etwa, oder AD1248 und HX711.

[Paul B. (paul_baumann)]

Sebastian D. schrieb:
> Ham die neuen Tinys (85 und so) nicht nen 200x Gain im differential
> modus?

Wenn ich mich nicht verlesen habe, dann kann man da zwischen der 
Verstärkung von 1 und der von 20 umschalten. Höher wäre für mich auch 
schöner, aber ich muß nun draußen einen extra OPV dranmachen.

MfG Paul

[Peter D. (peda)]

S.B.Z. schrieb:
> Das wuerde ich aehnlich heute immer noch so machen :-)

Das Auslesen war knifflig, da Spikes auf den Signalen lagen.

Heutzutage nimmt man besser einen SPI-ADC oder eben nen MC mit dem 
gewünschten ADC intern.

[Lurchi (Gast)]

Als eine günstige und kleine Lösung gäbe es den MCP3421 als externen ADC 
im SOT23-6. Damit lassen sich auch extra Verstärkung noch µV auflösen, 
wenn auch nur eher langsam (z.B. 15 Hz).

[Marian (phiarc)]

Ah, den kenne ich. Ja, der funktioniert gut, aber man sollte sich nicht 
einbilden, dass das Ding rauscharm funktioniert, wenn während der 
Wandlung etwas auf dem I2C-Bus klappert.

[Sebastian D. (sebastian_d)]

>> Ham die neuen Tinys (85 und so) nicht nen 200x Gain im differential
>> modus?
>
> Wenn ich mich nicht verlesen habe, dann kann man da zwischen der
> Verstärkung von 1 und der von 20 umschalten. Höher wäre für mich auch
> schöner, aber ich muß nun draußen einen extra OPV dranmachen.

Hast recht, die tinys haben tatsächlich nur 20x. Aber einige Megas haben 
200x Gain. Der Mega128 z.B. Allerdings dann nur noch mit 7 Bit. Evtl 
reicht das aber ja schon . Ein Eingang auf ground, Vref auf 1.1 V der 
Andere Eingang sollte dann in ~500uV schritten abtastbar sein.
Mein Popometer sagt zwar, das kann nix sein, aber die Datenblätter 
müssen ja irgendwo her kommen.

Wir wissen ja nicht wofür das sein soll? Für ne grobe Strommessung am 
Shunt könnt es ja schon reichen.

Grüße,
S

[c-hater (Gast)]

Sebastian D. schrieb:

> Hast recht, die tinys haben tatsächlich nur 20x. Aber einige Megas haben
> 200x Gain.

So ist es.

> Allerdings dann nur noch mit 7 Bit.

Ach watt, das Datenblatt stellt die Sache hier etwas sehr verkürzt dar. 
Was die meinen, ist daß durch die Verstärkung der Rauschteppich soweit 
mit verstärkt wird, daß die unteren drei Bits des Wandlers dann 
chronisch am Wackeln sind (nach meiner Erfahrung sind es bei 
ordentlichem Design nur die unteren zwei).

Bei entsprechendem Signal kann man das Rauschen aber natürlich mit den 
üblichen Methoden auch wieder herausrechnen. Mehr noch: gerade dieses 
Rauschen erlaubt es sogar, mehr Auflösung aus dem AD-Wandler zu holen, 
als er eigentlich besitzt.

Voraussetzung ist halt, das sich das zu messende Signal nur 
vergleichsweise langsam ändert. Das ist der springende Punkt.

[Crazy Harry (crazy_h)]

Vielleicht reicht dir die Geschwindigkeit und Ausflösung eines MCP3421 ?

[Paul B. (paul_baumann)]

c-hater schrieb:
> Voraussetzung ist halt, das sich das zu messende Signal nur
> vergleichsweise langsam ändert. Das ist der springende Punkt.

Sonst ist das springende letzte Bit...

MfG Paul