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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welche Schaltung um 5 mV zu messen mit ADC


Autor: Andreas (Gast)
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Hi,

Ich habe das Problem dass ein Drucksensor eine linear Spannung ausgibt, 
nur leider habe ich einen Sensor, das das mit ca 5mV unterschied macht, 
irgendwo im bereich von 4-5 Volt.

Kann ich das direkt mit dem ADC des Atmega 16 machen? Ist der genau 
genug für sowas?

Wenn nicht, brauche ich eine Schaltung, die mir quasi das 4-5 V Spektrum 
linear auf z.B. 0-5 Volt oder 0-10 Volt oder was auch immer umwandelt, 
damit ich sie messen kann.

Wie ihr merkt hab ich nicht die riesen Elektrotechnikkenntnisse, mir 
würde reichen wenn mir jemand sagen kann wie die Schaltung heißt die ich 
suche - ich nehme an ich brauche eine OP-Amp schaltung? Vielleicht noch 
mit einem Beispiel OpAmp der leicht zu beschaffen ist...

Gruß und Danke,

Andreas

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Andreas (Gast)

>würde reichen wenn mir jemand sagen kann wie die Schaltung heißt die ich
>suche - ich nehme an ich brauche eine OP-Amp schaltung? Vielleicht noch

Ja, einen Subtrahierverstärker.

>mit einem Beispiel OpAmp der leicht zu beschaffen ist...

LM358.

MfG
Falk

Autor: Tom (Gast)
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Mit dem AD-Wandler des ATMega geht es ohne weiteres nicht. Der Wandler 
hat 10 bit, das sind 1024 Stufen. Bei 5 V Messbereich sind das 5 mV pro 
Stufe, da macht ein Signal (idealerweise) gerade eine Stufe.

Der ATMega kann aber seine Eingänge paarweise zur Differenzmessung 
verschalten, und dann gibts auch noch 20x Vorverstärker. Hab diesen Mode 
selber noch nicht benutzt, könnte mir aber vorstellen, dass es ohne 
externen OP klappt.

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hallo Andreas,

Ich nehme an dass Dein Sensor eine Brueckenschaltung hat. Da muss dann 
die Spannung differentiell gemessen werden. Seh Dir mal die folgenden 
Links an:

http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_8/9.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electro...

http://www.freescale.com/files/sensors/doc/app_not...
(Sehr gute App Note)

http://focus.ti.com/lit/an/slyt144/slyt144.pdf

http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/871

http://www.analog.com/UploadedFiles/Associated_Doc...

(Figure 2.7 ist eine brauchbare Schaltung) Du musst nur Aufpassen dass 
der Brueckenausgang richtig am OP-Amp angeschlossen ist, dass also bei 
Druckanstieg die Ausgangsspannung ansteigt.

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00251a.pdf


http://www.analog.com/library/analogdialogue/archi...


Das solllte Dir einen Ueberblick mit Loesungsbeispielen geben koennen. 
Sonst Google mal unter dem Begriff "pressure sensor bridge scircuit"

Eine Standard Op-Amp Differentialverstaerkerschaltung muesste fuer 
einfache Anwendungen ausreichen. Wie Du in den Beispielen siehst, werden 
in der Industrie hauptsaechlich Instrumentationverstaerker eingesetzt.

Gruss,
Gerhard

Autor: Oberlehrer (Gast)
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Instrumentierungsverstärker oder Instrumentenverstärker heisst der.
http://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentierungsvers...

Autor: Andreas (Gast)
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Oh wow, danke für die Antworten.

Also der Sensor ist der MPXH6115A, ob der jetzt eine Brückenschaltung 
hat weiß ich nicht, soweit ich das verstehe gibt der einfach eine 
spannung aus, die proportional zum Druck ist.

Die ganzen Dokus werd ich mir mal zu Gemüte führen...

Gruß Andreas

Autor: Gerhard. (Gast)
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@Instrumentierungsverstärker oder Instrumentenverstärker heisst der.

Danke fuer die Berichtigung. Da ich nicht in einem Deutschsprachigen 
Land lebe, sind mir leider viele Fachausdruecke nicht bekannt. Ist mir 
gar nicht aufgefallen dass ich das Wort halbenglisch geschrieben hatte.

Gruss,
Gerhard
(aus Edmonton)

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hallo Andreas,

habe mir das Datenblatt angesehen und da stellte es sich heraus dass 
dieser Sensor ja schon einen Messverstaerker eingebaut hat. Ist ja ein 
ganz feiner Sensor;-) Der Ausgangspannungsbereich liegt im Bereich des 
ADC. Die Spannung ohne Druck ist Vs (Minimum Pressure Offset) = 0.2V. 
Die maximale Ausgangsspannung ist 4.7V, also das Delta = 4.7-0.2V = 
4.5V.
Dein ADC muss nur einen Messbereich bis 5V haben was normal bei 5V 
gespeisten Mikros mit internen ADC Normal ist. Es sieht so aus als ob 
Dein Problem scon geloest ist.

Was kosten die MPXH6115A eigentlich und wo gibt es die in Deutschland?

Gruss,
Gerhard

Autor: Andreas (Gast)
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Hi Gerhard,

Den Sensor hab ich über Ebay bekommen ansonsten kann man für 12 USD ein 
paar Samples von Freescale bekommen.

Das Problem ist, dass ich Luftdrücke messen will, die spielen sich grob 
im Bereich von 900-1070 hPa, also 90 kPa - 107 kPa. Laut Datenblatt ist 
das irgendwo zwischen 3.5 und 4.25 Volt, d.h. ich muss in genau diesem 
Bereich verdammt genau messen können, um den Luftdruck zu bestimmen, 
daher die Idee das irgendwie zu verstärken.

Oder geht das doch direkt mit dem internen ADC?

Gruß Andreas

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Andreas (Gast)

>daher die Idee das irgendwie zu verstärken.

Mit einm OPV, wie bereits mehrfach gesagt.

>Oder geht das doch direkt mit dem internen ADC?

Nein. Dein OPV muss die 1V Spannungsdiffernz auf 5V verstärken und 3,5V 
subtrahieren.

MFG
Falk

Autor: Andreas (Gast)
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Hm, wahrscheinlich steh ich voll aufm Schlauch, aber gehen müsste es 
doch, wie Gerhard gesagt hat:

- 5 V als referenz nehme
- macht bei 10 Bit Auflösung = 1024 Schritte zu je (ca) 5 mV
- wenn jetzt 1kP = 45 mV sind, sind alle 5mV (also pro messbarer 
Bereich) 1/9 kPa=1,11 hPa drin.

Ok ist jetzt nicht supergenau, aber für erste Funktionstests müsste es 
erstmal reichen. Danach kann ich mich ja an den Opamp wagen.

Oder hab ich was grundlegendes übersehen?

Gruß und Danke nochmal

Andreas

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