Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Digitales Voltmeter als IC


von Christian (dragony)


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Hallo zusammen,

ich möchte gerne eine Gleichspannung messen, die im Bereich von 0 bis 6 
Volt liegen kann. Die Genauigkeit sollte 10mV betragen. Derzeit nehme 
ich einen AVR mit integrierten ADC, aber damit erreiche ich natürlich 
nicht diese Genauigkeit. Bvor ich mir jetzt extra eine Spannungsreferenz 
und einen hochwertigen ADC kaufe, frage ich mich, ob es dafür bereits 
fix-und-fertig Lösungen in einem kompakten Gehäuse gibt, die man einfach 
via SPI auslesen kann?

von Grausel (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Die Genauigkeit sollte 10mV betragen.

Allein diese Aussage verrät schon alles, 10mV ist eine Spannung.

10mV bezogen auf 6V entspricht 0.017%, wie genau ist denn Dein 
Spannungsteiler, die Mimik vor dem uC Eingang?

von Grausel (Gast)


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0.17%

von Planlos (Gast)


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Christian S. schrieb:
> fix-und-fertig Lösungen in einem kompakten Gehäuse gibt, die man einfach
> via SPI auslesen kann?

also etwas wie ebay#111777699146, nur mit weniger Auflösung und evtl. 
mehr Genauigkeit, einem Gehäuse mit dabei, und SPI statt I²C ?

von Christian (dragony)


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Derzeit verwende ich beim AVR den internen Bandgap von 1.08V. Wenn er 
selbst mit 5V versorgt wird, steht der ADC also bei gut 200. Ein Schritt 
nach oben oder unten sind dann bereits 25mV. Wahrscheinlich gibts eine 
einfache Lösung und ich seh sie einfach nicht. Mit meiner "Lösung" kann 
ich obendrein Spannungen unter 1.08V nicht messen.

: Bearbeitet durch User
von Thomas P. (tommy2002)


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Grausel schrieb:
> Allein diese Aussage verrät schon alles, 10mV ist eine Spannung.
>
> 10mV bezogen auf 6V entspricht 0.017%, wie genau ist denn Dein
> Spannungsteiler, die Mimik vor dem uC Eingang?

Steuer doch was konstruktives bei oder lass es doch einfach sein. Haben 
manche Leute um fast 0 Uhr nichts besseres zu tun als wieder die Nadel 
im Heuhaufen zu suchen. Jeder weiß doch sofort was der Threadersteller 
möchte.

Also nun zu dir Christian.

Du kannst einen MCP320x nehmen (12 bit AD-Wandler SPI). Dann eine 
vernünftige Spannungsreferenz. Die können locker 10-15€ kosten, haben 
dann aber auch nur +-1mV Abweichung. Dann eventuell einen kleinen 
Spannungsteiler mit 0,1% Widerständen und da sollte man grob auf +-10mV 
hin kommen. Mehr Schaltungsaufwand wird das auch nicht sein.

Eine solche Schaltung sollte man jedoch nicht bei zu großen 
Temperaturunterschieden betrieben.

Eine fertige Lösung kenne ich leider nicht sorry.

Grüße
Thomas

: Bearbeitet durch User
von Selbsternannter Weltverbesserer (Gast)


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Hallo Christian,

schau Dich einmal bei Maxim um.
https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/data-converters/analog-to-digital-converters.html
Vielleicht gibt es dort etwas Passendes für Dich.

Mit freundlichen Grüßen
Selbsternannter Weltverbesserer

von MaWin (Gast)


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Christian S. schrieb:
> ich möchte gerne eine Gleichspannung messen, die im Bereich von 0 bis 6
> Volt liegen kann. Die Genauigkeit sollte 10mV betragen. Derzeit nehme
> ich einen AVR mit integrierten ADC, aber damit erreiche ich natürlich
> nicht diese Genauigkeit

Na ja.

6V/10mV = 600, das schafft schon der interne ADC des AVR

Christian S. schrieb:
> Derzeit verwende ich beim AVR den internen Bandgap von 1.08V.

Du hast sie also schon ausgemessen, landläufig gesagt kalibriert.

Ein simpler Spannungsteiler vor dem ADC Eingang mit 47k/10k reicht aus, 
natürlich 0.1% Widerstände und mit in die Kalibrierung aufgenommen.

Verwendest du einen anderen AVR, musst du erneut kalibrieren, d.h. den 
exakten Wert der internen Referenz nachmessen und im Programm bzw. 
Spannungsteiler abbilden.

Bleibt die Schwankung der 10.8V wenn VCC des AVR schwankt (um +/-5%) 
oder die Temperatur des Chips, im Extremfall bis 70 GradC.

So schlecht ist die interne Referenz nicht, im Normalfall reicht die aus 
weil es ja nicht bis 70GradC verwendet wird, und der 7805 keine +/-5% 
schwankt sondern weniger.

von Georg (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Derzeit nehme
> ich einen AVR mit integrierten ADC

Muss es AVR sein? Es gibt z.B. TI MSP430 mit einem 
16bit-Delta-Sigma-ADC.

AVRler jetzt bitte keinen neuen Glaubenskrieg entfachen.

Georg

von Ralph B. (rberres)


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Leute

So wie ich Christian versehe möchte er ein IC haben welches den 
kompletten Voltemeter beinhaltet, und eben keinen Mikrokontroller 
bemühen.

Also sowas wie ICL7107

Der ICL7107 hatte +- 1999 Digit es gibt auch den ICL7135 der hat +-19999 
Digit.

Früher gab es noch den CA3161/C13162 Chipsatz. Der konnter -99 bis +999 
anzeigen. Das aber mit bis zu 96Messungen/Sek.

Mit dem ICL7135 und den CA3161/CA3162 sollte das ausreichen.

http://www.ebay.de/itm/ICL7135-ICL7135CPL-A-D-Wandler-4-stellig-LCD-DIP28-/310561733644?hash=item484eebfc0c

Die CA3161/62 sind allerdings abgekündigt und schwer zu bekommen. Man 
bekommt sie aber noch bei Ebay.

Ralph Berres

von Bastler (Gast)


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Ich glaube er verwechselt Genauigkeit mit Auflösung.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Grausel schrieb:
> Allein diese Aussage verrät schon alles, 10mV ist eine Spannung.

Und genau solch eine Angabe ist doch genau das, was man für die Auswahl 
einer geeigneten Schaltung benötigt. Bei einer prozentual angegebenen 
Genauigkeit müsste man nämlich immer noch fragen, ob sich diese auf den 
Messwert oder den gesamten Messbereich bezieht.

> 10mV bezogen auf 6V entspricht 0.017%, wie genau ist denn Dein
> Spannungsteiler, die Mimik vor dem uC Eingang?

Du hingegen hast hiermit bewiesen, dass Du zu dumm zum Rechnen bist und 
auch nicht lesen kannst. Der Threadersteller sucht einen neuen 
Baustein zur A/D-Wandlung, daher ist es völlig irrelevant, wie der 
Spannungsteiler vor seinem alten Baustein realisiert ist.

von Bernd (Gast)


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Wenn du bei deinem AVR bleiben willst, dann ist diese application note 
interessant: http://www.atmel.com/Images/doc8003.pdf



AVR121: Enhancing ADC resolution by oversampling

This Application Note explains the method called "Oversampling and 
Decimation" and which conditions need to be fulfilled to make this 
method work properly to achieve a higher resolution without using an 
external ADC.

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Bernd schrieb:
> AVR121: Enhancing ADC resolution by oversampling

Braucht man nicht, wenn nur 600 Schritte aufgelöst werden sollen. Da der 
AVR eine externe Referenz angeschlossen bekommen kann, muss man diese 
halt einfach nur so einstellen, dass in Zusammenhang mit dem externen 
Spannungsteiler bei Einspeisung von 6.00V genau 600 vom ADC ausgegeben 
wird. Alles andere macht dann schon der ADC, mit +-2.5LSB internem 
Fehler über den gesamten Mssbereich, die man mitunter noch 
wegkalibrieren kann.

von M. K. (sylaina)


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Christian S. schrieb:
> Derzeit nehme
> ich einen AVR mit integrierten ADC, aber damit erreiche ich natürlich
> nicht diese Genauigkeit.

Wieso nicht? Ein AVR hat einen 10 bit ADC, bei 6 V als Maximalausschlag 
sollten man locker auf rund 6 mV kommen.

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Michael K. schrieb:
> bei 6 V als Maximalausschlag
> sollten man locker auf rund 6 mV kommen.

Wobei es bei 10mV geforderte Auflösung sinnvoll ist, auch genau auf 10mV 
aufzulösen, da man sonst mit krummen Werten umrechnen muss. Bei vom TO 
genannten Auflösung kann man also bis 10,23V messen. Wo ist das Problem?

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