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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 8 1/2 stellige Digitalmultimeter


Autor: Peter X. (vielfrass)
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Hallo,
es gibt einige 8 1/2 stellige Digitalmultimeter auf dem Markt, kosten 
aber auch so 8 1/2 k€    ;-)

Z.B. 3458A von HP (Agilent) oder 2001 von Keithley.
Bei National Instruments soll eine Messeinschub in der Entwicklung sein.
Leider konnte ich noch keinen Schaltplan bekommen.
Von HP gibt es ein Assebly Manual zum Download, aber vom A/D-Wandler 
keinen Schaltplan.

Würde mich rein interessenhalber mal interessieren, wie man Spannungen 
mit so hoher Auflösung so genau messen kann.
Ein Anzeigeumfang von -205.000000V bis +205.000000V entspricht 28.6 Bit.

Die Spannungsreferenz MAX6350 hat 1ppm/°C.
Die müsste dann aber auf 0.01°C temperaturstabil gehalten werden.
Wer hat info?

Autor: Bernd das Brot (Gast)
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Du darfst zwar alles essen, aber nicht alles wissen.

Autor: Nucor (Gast)
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Hi,

der AD - Wandler ist als Dual-Slope- oder Quad-Slope-Wandler aufgebaut. 
Damit lassen sich sehr hohe Auflösungen erreichen. Der Rest sind Wissen 
und Erfahrung, die im Schaltplan nicht sofort sichtbar sind. Dabei sind 
viele Faktoren zu berücksichtigen: penibles Layout, Rauschen der 
Widerstände, Auswahl spezieller Kondensatoren um die dielektrische 
Verschiebung klein zu halten, Heizen des Quarzes und anderer Bauteile in 
einem Ofen u.ä. um die Temperaturdrift zu minimimieren u.v.a.m.

mfg
Nucor

Autor: Bernd G. (Firma: LWL flex SSI) (berndg)
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Also mein Keithley 2001 war mal schweineteuer (7.000 DM ohne MwSt), hat 
aber auch an allerbesten Tagen nur 7,5 Stellen.
Oder hab ich was falsches...

Solche Messungen sind Quatsch.

Man braucht 4,5 Stellen, alles andere ist Angeberei.

Für die Referenzquelle werden bei solchen Geräten üblicherweise mehrere 
Referenzelemente über Widerstandssummierer (Mittelwertbildner) 
zusammengeschaltet, die sich dann...

Autor: Gerd Vg (gerald)
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@ Bernd Gansert,

bist Du Dir da sicher dass Fluke & Co. einfach aus Jux und Dollerei nur 
Quatsch entwickeln oder um Angeber zu beliefern?
Sagen Dir die Worte PTB und Kalibrierung etwas?
Dann wirst sehr schnell feststellen, dass Du gewaltig auf dem Holzweg 
mit Deiner Aussage bist!
Alleine Deine Aussage über das Keithley 2001 ist schon sehr fragwürdig.
Scheinbar bist Du Dir nicht im Klaren darüber, wie man mit solchen 
empfindlichen Messgeräten umgeht.
Am Küchentisch misst tatsächlich solche Wald- und Wiesenmesswerte!
Nicht aber in einem Messlabor und den entsprechenden Vorbereitungen für 
eine ordentliche Messung!

Autor: Bernd G. (Firma: LWL flex SSI) (berndg)
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O je,
ich gebe zu, daß ich meine Aussagen stark verkürzt habe. Naja, wenn 
schon mal etwas ein wenig salopp rüberkommen soll!
Es gibt selbstverständlich Anwendungen, bei denen solche Auflösungen und 
Genauigkeiten gebraucht werden.

Meine Aussage zum Keithley 2001 stimmt - es hat max. 7,5 Stellen.

Was ich wirklich meinte: Bei Vielfachmeßgeräten wie auch dem 2001 ist 
vor der Messung ein Blick in die Spezifikationen des Gerätes ungemein 
hilfreich, weil die  maximale Auflösung nur in einigen wenigen 
Meßbereichen
(meist DCV) nutzbar ist. Beim 2001 z.B in den Bereichen 2/20/200 VDC mit
"2 ppm of reading plus 1,5 ppm of range" (bester Wert aus der 
Originaldokumentation). In den ACV-Bereichen rutscht der Meßfehler dann 
naturgemäß in bis in den 0,2-%-Bereich hinein. Hier würden es eigentlich 
6,5 Stellen auch tun. So muß man sich also immer im Klaren darüber sein, 
bei welchen Messungen  die LSDs in der Anzeige nur noch irgendwie 
"mitzappeln".
Wenn man ein Multimeter mit 4,5 Stellen kauft (preiswertes Modell zu 10 
Euro), wird man feststellen, daß der Meßfehler im einstelligen 
Prozentbereich liegt. Von der Stellenzahl sollte man also nimmer auf den 
Meßfehler schließen!
Das Wort Kalibrierung ist mir wohlbekannt, mein 2001 hat mich mit dieser 
mindestens aller zwei Jahre durchzuführenden Handlung bereits an den 
Rand des finanziellen Ruins getrieben.

Autor: Kif (Gast)
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"Ein Anzeigeumfang von -205.000000V bis +205.000000V entspricht 28.6 
Bit."

Was sind denn bitteschön 28.6 Bit???

Autor: Bensch (Gast)
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> Was sind denn bitteschön 28.6 Bit???

Das ist das Problem, wenn man nie gelernt hat zu rechnen- dann denkt man 
auch nicht nach. Es gibt ja Taschenrechner....

2^28,6 das geht doch.... :-)

Autor: Kif (Gast)
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Nie gelernt zu rechnen? was hast du denn für ein Diplom?Dipl.Ing. wird 
ja für 2^28,6 noch reichen...enfin:
Es ging ging sich ja auch um das "Bit" dahinter.
wie soll es bitte 0,6 Bit geben?

Autor: Bernhard M. (boregard)
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@Kif
verstehe ich nicht... Das ist doch der ganz normale Rechenweg, weg ich 
rausfinden will, wie groß mein Datentyp / wie breit meine binärzahl sein 
muß um das darzustellen.
Bei fast allen Geräten, vom Taschenrechner zum Digitalmultimeter, kommt 
man auf irgendwelche Kommastellen von bitbreiten. Zur technischen 
Realisierung muß man dann natürlich aufrunden.

Wie schon gesagt, es geht auch hier nicht ohne die mathematischen 
Grundlagen.

Autor: Kif (Gast)
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es gibt einfach keine nicht-ganzzahligen "Bit". Nicht technisch aber 
auch nicht theoretisch. Aber im Grunde ist das auch egal ;)

Autor: Dieter Stotz (Gast)
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Wenn ich mal die beiden Zankäpfel zusammenbringen darf: Gebrochene Bit 
gibt es formal und mathematisch schon, dasselbe gilt ja für Digit auch. 
Wenn ich intern zwar z. B. Zahlen 0..1023 auflöse, jedoch meine Anzeige 
auf 0..724 beschränke, sind es halt nur 9,5 Bit.

Nebenbei bemerkt: Es wäre schön, wenn man sich auf eine sachliche 
Auseinandersetzung besinnen und Polemik beiseite lassen könnte.

Und im übrigen heißt die Angabe 8,5-stellig nicht zwangsläufig, dass 
auch die letzten Stellen unbedingt richtig sein müssen, es ist primär 
erst mal eine Auflösungsangabe.

Dieter

Autor: Bensch (Gast)
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@ Kif,

reg dich doch nicht auf, ich hab dir ja recht gegeben. Natürlich sind 
28,6 Bit purer Unsinn. Musst halt nur meine Antwort richtig lesen....

Autor: Bensch (Gast)
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> auf 0..724 beschränke, sind es halt nur 9,5 Bit.

Nein, um diesen Zahlenbereich darzustellen, brauchst du 10 Bit. Oder 
hast du einen Prozessor, der halbe Bits kann?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ist dann nicht 8 1/2 stellig auch genauso Unsinn ? Entweder gibt es eine 
Stelle, oder nicht. OK, die Stelle ist wirklich nur teilweise da, aber 
deren Wertebereich geht von 0-1, und das ist nicht die Hälfte von dem 
Bereich 0-9.

Autor: Kif (Gast)
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ich reg mich doch nicht auf, sonst ständ da kein ;)

Autor: Jörg B. (manos)
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Benedikt K. wrote:
> Ist dann nicht 8 1/2 stellig auch genauso Unsinn ? Entweder gibt es eine
> Stelle, oder nicht. OK, die Stelle ist wirklich nur teilweise da, aber
> deren Wertebereich geht von 0-1, und das ist nicht die Hälfte von dem
> Bereich 0-9.
Also müsste man um genau zu sein von einem 8 1/5 stelligen reden^^

Autor: Dieter Stotz (Gast)
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@Bensch: Natürlich benötigt der Prozessor dann 10 Bit, aber ich kann 
doch das gesamte Gerät betrachten, und dieses hätte dann beim 
Zahlenbereich 0..724 nur 9,5 Bit Auflösung. Das ist keine echte 
Technikfrage, sondern eine Definitionsfrage.

Dieter

Autor: Bensch (Gast)
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> Ist dann nicht 8 1/2 stellig auch genauso Unsinn ?

Streng genommen ja, aber es hat sich halt eingebürgert.

Übrigens, wenn ich +/-1999 (4000 Punkte)darstelle, dann ist das 3 
2/5-stellig, nicht
3 1/5-stellig. Hmmmm egal, ob Unsinn oder nicht, jeder weiss was gemeint 
ist.

Autor: Bernhard M. (boregard)
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o.k, dann einigen wir uns daraus, daß es 28,6 Shannon sind, auch wenn 
man im allgemeinen Sprachgebrauch von bit spricht....
[[http://de.wikipedia.org/wiki/Shannon_%28Einheit%29]]

Autor: Jörg B. (manos)
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Bensch wrote:
>> Ist dann nicht 8 1/2 stellig auch genauso Unsinn ?
>
> Streng genommen ja, aber es hat sich halt eingebürgert.
>
> Übrigens, wenn ich +/-1999 (4000 Punkte)darstelle, dann ist das 3
> 2/5-stellig, nicht
> 3 1/5-stellig. Hmmmm egal, ob Unsinn oder nicht, jeder weiss was gemeint
> ist.
Da die erste Stelle nur 0..1 (2 Werte) ist, ist das 20% von 0..9 (10 
Werte)... :)

Autor: Topentwickler (Gast)
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> Z.B. 3458A von HP (Agilent) oder 2001 von Keithley.
> Bei National Instruments soll eine Messeinschub in der Entwicklung sein.
> Leider konnte ich noch keinen Schaltplan bekommen.
> Von HP gibt es ein Assebly Manual zum Download, aber vom A/D-Wandler
> keinen Schaltplan.


Keihley 2002 ist 8-1/2-stellig. ca.6500,-EUR
Das Equivalent von Agilent kostet ca.8.500,- EUR(DKD-Standard??)

Schaltpläne vom intimsten solcher Geräte wirst du legal nie bekommen.


Wenn du dich in diese Materie reinarbeiten willst, fang mal mit einen 
24-Bit ADC von LT oder TI an. Aber nicht schon nach 2 Wochen 
resignieren...

Autor: Norgan (Gast)
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> Schaltpläne vom intimsten solcher Geräte wirst du legal nie bekommen.

Heute nicht. Die Älteren unter uns erinnern sich sicher noch an die 
Zeiten, als bei hochwertigen Messinstrumenten selbstverständlich ein 
Schaltplan dabei lag.

Soll heißen, bei 20 oder 30 Jahre alten High-End Geräten gibt es die 
noch, zum Teil auch im Netz. Ein bisschen was lässt sich auch aus diesen 
alten Plänen lernen. Da wurden mit "Steinzeittechnik" Werte erreicht, 
von denen träumen heute noch so manche Hersteller.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H...
von ELV gibts mit dem LTC2400 auch einen Bausatz mit Software.

Autor: Topentwickler (Gast)
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Naja, das ist das Eval-Board von LT. Was man auf dem Foto nicht sieht, 
ist, das die letzten 3 Stellen im Rauschen untergehen.

Aber eine sichere und stabile Auflösung von 10µV, auf eigenem Layout, 
ist auch schon ganz anständig.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Das scheint nicht nur die letzten Ziffern zu betreffen, hier der 
ELV-Artikel:
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/24-Bit...

Autor: Dieter Werner (dds5)
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Von wegen halber Bits, in vielen AD Wandler Datenblättern findet man die 
Angabe ENOB (effective number of bits) in Abhängigkeit von der 
Wandlungsrate. Das sind auch fast immer gebrochene Angaben.

Wer ein 8 1/2 stelliges Gerät selber bauen möchte, hat jetzt gute 
Karten:
von TI gibt es den ADS1281, der ist mit Minimum 31 Bit Auflösung 
angegeben.

Viel Spaß beim Basteln  ;-)

Autor: Peter X. (vielfrass)
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ADS1281 und ADS1282 scheinen in der Tat sehr interressant zu sein.
Die Datenblätter will ich mir gleich mal reinziehen.

1. Ich war mal im Seminar von Robert A. Pease. Er hat da erzählt das 
irgend so ein Idiot ihn nach einem 32 Bit AD-Wandler gefragt hätte. Er 
hätte dem Typen dann erläutert, das 32 Bit nicht möglich währen. Der Typ 
hätte dann nachgefragt: "Wieso, mein Microcontroller hat doch auch 32 
Bit".

rofl


2. Habe mal vor Jahren einen experimentellen Sigma-Delta-Wandler 
aufgebaut.
Der Integrator ist in Switched Capacitor Bauweise.
Alles mit Standart Bauteilen wie TL084, LM393 und LM385 aufgebaut.
Das Digital-Filter mit (sin(x)/x)^3 hat eine Länge von jeweils 16384 
Worten. Das Teil driftet in der ersten halben Stunde weil nix 
temperaturkompensiert oder geregelt ist... Dann steht auch die 5te 
Stelle stundenlang wie in Stein gemeisselt...

3. Habe im Netz den Schaltplan vom HP 34401A gefunden. Denke mal, das 
aufmerksame Betrachten eines solchen Schaltplan könnte fast ein Studium 
der Elektrotechnik ersetzen :-)

Autor: Dieter Stotz (Gast)
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Übrigens: Gebrochene Bit-Werte findet man z. B. auch in Datenblättern 
von Microchip, nämlich bei Angaben zur PWM-Auflösung.

Gruß

Dieter

Autor: 6637 (Gast)
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Die ganzzahligen Bits ist was fuer Toelpel. Die Roemer kannten uebrigens 
auch noch keine negativen Zahlen. Gibt ja auch keine negativen Kuehe.
In der Tat war es fruher ueblich ein /Schema mitgeliefert zu bekommen. 
Eine ganze Generation Ingenieure hat davon gelernt. Heutzutage sind die 
Geraete zu guenstig. Da ist ein Schema zu teuer.

Autor: Dieter Werner (dds5)
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> Da ist ein Schema zu teuer.

Mag sein, aber man würde ja ausserdem einfach sein Wissen verschenken.

Autor: Topentwickler (Gast)
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> Habe im Netz den Schaltplan vom HP 34401A gefunden.

Müssen wir dich jetzt auf Knien bitten uns den Link zu posten? :-)

Autor: Toni (Gast)
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> In der Tat war es fruher ueblich ein /Schema mitgeliefert zu bekommen.

> Mag sein, aber man würde ja ausserdem einfach sein Wissen verschenken.

Und die Chinesen bräuchten keine Schraubenzieher mehr...

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

für diejenigen die die Innenschaltung des HP3458A interessiert.
Hier gibt es einige Artikel dazu. (Achtung laaaange Ladezeit)

http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1989-04.pdf

Einige Stichworte:
- Multislope AD-Wandler (HP-eigener Chip)
- Beheizte Referenz (vorgealtert und selektiert)
- optimierte Track und Hold-Schaltung

Gruß Anja

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Autor: bix (Gast)
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Bensch schrieb:
> Oder
> hast du einen Prozessor, der halbe Bits kann?

Ja, der Mega8 kann's ;-)

Ich kann, um Platz zu sparen, zwei Variable mit dem Wertebereich A=0..9 
und B=0..24 in einem Byte speichern.

Für A=0..9 benötige ich normalerweise 4 Bit, für B=0..24 brauche ich 5 
Bit, macht zusammen 9 Bit.

Trotzdem lassen sich beide Werte zusammen in einem Byte speichern und 
mit den Operationen DIV und MOD wieder trennen. (z.B. div 25 und mod 25)

Beispiel:
A=3, B=7
Speicher in einem Byte: 3*25+7 = 82

A=9, B=24
Speicher in einem Byte:9*25+24 = 249

Übrigens kann man in Forth jede Zahl als Basis für die Zahlenausgabe 
einstellen: 2 für Binär, 8 für Oktal, 16 für Hex, aber auch 7 oder 13.

Es ist halt ungewohnt, aber nicht sinnlos oder unmöglich.


Huhuuuu
sehe gerade: Leichenfledderei, sorry...

Gruß, bix

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