Hallo alle,
Ich weiß nicht, wie ich diese Meßwerte bzw deren Genauigkeit verstehen
soll.
Details in der angehängten EXCLE Tabelle.
Die Uref kommt von einem AD780 die gleichzeitig einen simplen
Spannungsteiler versorgt. Alle Widerstände sind entweder 0.1% oder 0.01%
und mit einem Fluke 8846A nachgemessen. Die Messung wurde 3 mal
durchgeführt, immer das selbe Meßergebnis.
Ich habe einige Widerstandswerte (0, unendlich, 1, 10, 100, 1K, 2K, 5K,
10K)
mit dem Fluke gemessen, mit dem 7714 gemessen und berechnet, was lt
Theorie zu erwarten ist.
Es hat sich letztendlich herausgestellt, daß der AD7714
(erwartungsgemäß) zu wenig mißt. Erstaunt hat mich, daß der Fehler eine
Konstante ist, und zwar in der Größenordnung 2^24 - "dem Wert, der der
Eingangsspannung=2.5Volt entspricht"; Excel Sheet Spalte K bzw F17.
+ Ich verstehe nicht, wieso das genau dieser Differenz entspricht (der
0-Fehler scheint nicht einzugehen)
+ und 2tens nicht ganz eine Gerade ist, sondern diesen komischen
Verlauf
mit einem Maximum bei Zeile 23.
Kann mir wer dieses Fehlerverhalten erklären ?
PS: Mir geht es zunächst um das Verständnis der Theorie, nicht mehr.
Die praktische Auswirkung bzw Folgerungen aus einer ANtwort überlege ich
mir später.
Wer hat eine Idee ??
Danke, Mario
Hast du eine Calibration für deine Einstellungen vorgenommen?
Aus dem Datenblatt:
" Calibration on the AD7714 removes
offset and gain errors from the device. A calibration routine
should be initiated on the device whenever there is a change in
the ambient operating temperature or supply voltage. It should
also be initiated if there is a change in the selected gain, filter
notch or bipolar/unipolar input rang"
Ohne Calibration macht die Spec praktisch keine Angaben zur Genauigkeit
des ADC.
Danke für die Hinweise, das ist aber nicht mein Problem.
Ich versuche, es etwas genauer zu schildern.
Der ad7714 mißt immer das gleiche. Es ist alles reproduzierbar!
Bzgl der Fehler gibt es die interne Zero und Full Scale Calibration.
Das Gleiche gibt es mit extern.
So wie ich ds verstanden habe, muß ich bei der externen Kalibrierung
einen Multiplexer nehmen, und damit vorher Null oder Vref anlegen.
Das hab ich nicht und will ich auch nicht, da das den Aufwand und auch
Fehlerquellen vergrößert.
Das, was der AD7714 intern macht, muß man doch außen mit ein wenig Mathe
nachmachen können. So habe ich Referenzwiderstände genommen, also eine
Umgebung, bei der ich weiß, was herauskommen soll.
Wenn ich mir so was ähnliches wie eine Tabelle machen würde, könnte ich
ja darin die Zuordnung von Meßwert undd Ergebnis machen. Das ginge
deswegen, weil bei 1Kohm immer der gleiche Meßwert im AD7714
herauskommt. Das will ich aber so nicht, auch dewegen, weil das keiner
so macht.
Also hab ich versucht, dahinterzukommen, welche Gesetzmäßigkeit bei dem
Fehler dahinter steckt.
Annahme: N ist der Registerstand bei 0 Volt am Eingang des AD7714, M ist
der bei Vref am Eingang. Ich hätte mir erwartet, daß die tatsächliche
Wertigkeit eines Bit (M-N)/(2^24) ist. Ist es aber nicht. Es ist - wie
schon geschildert eine Konstante. WIESO EINE KONSTANTE ???
Die Frage hat nix mit Buffer ein aus etc zu tun. Messung ist
reprodzierber und für meine ureigentliches Problem ausreichend genau.
Ich will eine PT1000 zwischen 0Graf unf 130 Grad auf etwa 0.25 Grad
genau messen.
Im wienerischen sagt zu diesem Problem "Hirnwixerei", höflich formuliert
bin ich nur neugierig.
Danke Mario
Tut mir leid, aber so ganz verstehe ich leider immer noch nicht, was
genau dich stört.
Du hast im Excel-Sheet eine Spalte AD soll-ist, die meist ungefähr im
Bereich 10000 liegt. Interessiert dich, warum hier etwas im Bereich 1000
rauskommt? Wäre der Wert völlig konstant, dann würde man ihn einfach
"Offset Error" nennen und durch eine Kalibrierung rausrechnen. Dann wäre
der Gainfehler gleich Null, die Istkurve wäre nur um einen konstanten
Wert gegenüber der Idealen Kurve verschoben. Und der gemessene Offset im
mV Bereich ist - ohne spezielle Trimmung oder ohne Kalibrierung - kein
großer Wert.
Das Kalibrieren macht der ADC für dich, aber er macht es nur richtig,
wenn du die Kalibrierung für die tatsächlich genutzte Einstellung
(Gaineinstellung) anstößt.
Der ADC ist intern so weit zurechtgetrimmt, dass er möglichst nahe an
der idealen Kennlinie liegt. Aber da das Teil µV auflöst, gibt es
natürlich immer verbleibende Abweichungen (auch die ausgefuchsesten
Schaltungen sind halt nicht ideal). Diese Abweichungen unteilt man in
verschiedene Beiträge. Der Abweichung beim Nullpunkt gibt man den Namen
Offsetfehler (und den kann man wegkalibrieren).
Misst man dann den Wert bei der maximalen Eingangsspannung, kann man den
(mittleren) Verstärkungsfehler daraus bestimmen und rauskorrigieren. Mit
der Zero- und FullScale-Kalibrierung bekommst du also die lineare
Näherung an die Istkurve des ADC. Wunderst du dich, warum bei der
Verstärkung (bzw. bei der Größe des Quantisierungsintervalls) eine
Konstante rauskommt? Du näherst die mittlere Steigung der Istkurve durch
eine Gerade an. Eine Gerade hat halt eine konstante Steigung.
Was als Fehler nach dieser linearen Näherung übrigbleibt, lässt sich
durch die Zweipunktkalibrierung nicht beheben. Man gibt diesem
Fehleranteil einen Namen (Linearitätsfehler bzw. Integral Nonlinearity).
Eine allgemeine Gesetzmäßigkeit, wie dieser Linearitätsfehler von der
Eingangsspannung abhängt, wirst du nicht finden. Die hängt von
zufälligen Schwankungen der Parameter im Halbleiter ab. 0,001% vom
Messbereich sind ja auch nicht so wahnsinnig viel.
Hallo Achim
Ich hab jetzt nichtt mehr die Energie deine Mail ganz zu lesen, mach ich
morgen !!
Ich habe jetzt alles nochmal kontrolliert.
Der Eingangsbuff (Pin13) ist auf High, also eingeschaltet.
Ich hab alle (diesmal wirklich alle) Widerstände nochmal (mit 4-Leiter
Messung) nachgemessen, der konstante Faktor in Spalte K ist jetzt etwas
flacher.
Die Nichtlinearität ist eine gute Begründung. So wie ich das um die
Uhrzeit jetzt sehe, dafür dass es nicht immer (dzt) 9800 sind, sondern
auch mal 9100 sind. Aber die grundsätzliche Größenordnung , wo kommt die
her ?
Ich muß gestehen, as gibt im Manual des 7714 (oder auch des 7795) eine
Beschreibung wie diese Offsetregister die korrwektur beeinflussen. Ich
habs mit meinem Englisch nicht verstanden.
Bis morgen und Danke!, Mario
Mario EDUARDO schrieb:> So wie ich das um die> Uhrzeit jetzt sehe, dafür dass es nicht immer (dzt) 9800 sind, sondern> auch mal 9100 sind. Aber die grundsätzliche Größenordnung , wo kommt die> her ?
9800 entspricht einer Spannung von rund 1,4mV. Diese 1,4mV sind einfach
der Offset deines ADC. Wenn außen 0V anliegen, sieht er innen nicht
genau 0V sondern 1,4mV.
Wie oben schon geschrieben: wenn ein Verstärker nicht extra kalibriert
wird (sei es durch Software oder sei es durch Lasertrimming bei einem
Präzisionsverstärker), dann ist 1-2mV ein üblicher Wert für den Offset.
Kommt größtenteils daher, dass der Differenzverstärker am Eingang nicht
perfekt symmetrisch ist.
Mario EDUARDO schrieb:> Ich will eine PT1000 zwischen 0Graf unf 130 Grad auf etwa 0.25 Grad> genau messen.
Dafür reicht doch ein 12 Bit Wandler bestens aus.
Oder brauchst Du 24 Bit, weil Du zwei Kanäle messen willst?
Mario EDUARDO schrieb:> So wie ich ds verstanden habe, muß ich bei der externen Kalibrierung> einen Multiplexer nehmen, und damit vorher Null oder Vref anlegen.> Das hab ich nicht und will ich auch nicht, da das den Aufwand und auch> Fehlerquellen vergrößert.
Komisch, so oder ähnlich arbeitet man eigentlich immer bei
Präzisionsmessungen. Und zwar, um einen möglichst kleinen
Fehler zubekommen.
>>Präzisionsmessungen. Und zwar, um einen möglichst kleinen>>Fehler zubekommen.
Ja, das sehe ich auch so. Ich möchte auf etwa 0.25 Grad genau messen,
0.4 Grad genau würde auch langen. Soweit funktioniert meine Meßschaltung
für meine Zwecke.
Eine andere Sache ist, daß ich verstehen will was sich da abspielt:
Wenn der OP intern einen Offsetfehler von 1.4mV hat,
erwarte ich mir, dass der mit der ZeroScale Calibration draußen ist.
Ich würde mir im Offsetregister ebenso etwa 9800 erwarten.
Lt Datenblatt wird ja dieses Register additiv behandelt.
Und wenn ich den Eingang über 10Kohm nach Vref lege (das passiert wenn
ich den eingang meiner Schaltung offen lasse) erreiche ich nicht 2^24
sondern weniger. Ich dachte daß diese Fehler additiv und nicht
subtraktiv agieren ?!
Also 2^24 bereits mit einer kleineren Spannung als Vref erreicht wird.
Mario
Mario EDUARDO schrieb:> Wenn der OP intern einen Offsetfehler von 1.4mV hat,> erwarte ich mir, dass der mit der ZeroScale Calibration draußen ist.
Das würde ich auch erwarten - falls du eine Kalibrierung mit der von dir
genutzten Verstärkereinstellung angestoßen hast: du musst das Mode
Register entsprechend setzen, die Kalibrierung erfolgt nicht von allein.
Ich kann aus all deinen Antworten immer noch nicht rauslesen, ob du das
getan hast, oder nicht.
Mario EDUARDO schrieb:> Ich möchte auf etwa 0.25 Grad genau messen,> 0.4 Grad genau würde auch langen.
Dann kommst du um eine Kalibrierung des gesamten Messaufbaus ohnehin
nicht herum.
Achim S. schrieb:> Mario EDUARDO schrieb:>> Ich möchte auf etwa 0.25 Grad genau messen,>> 0.4 Grad genau würde auch langen.>> Dann kommst du um eine Kalibrierung des gesamten Messaufbaus ohnehin> nicht herum.
Bei einem PT1000 mit 0,1% Widerständen im Bereich 0 - 130 °C sehe ich da
keinen zwingenden Bedarf.
Ich mache vor jeder Messung eine Kalibrierung.
Ich versuche gerade im DAtenblatt herauszubekommen, was der Unterschied
zwischen dem Mode Self-Calibration und
Zero-Scale Self-Calibration/Full-Scale Self-Calibration ist.
So wie ich ds lese, ist die Self-Calibration beides in einem.
Noch was zum Thema kalibrieren:
Dzt habe ich Meßwerte, wo ich mit der Fehlerkorrektur ziemlich gut
hinkomme - für meine Bedürfnisse.
Kann ich mir überhaupt mehr erwarten?
Also ist ein Schaltungsdesign möglich, wo ich im Register das auslese,
was dem mathematisch zu erwartenden Wert lt Genauigkeit im Datenblatt
entspricht ?
Selbst wenn ich einen MUX näme, um das System zu kalibrieren, es gibt ja
auch ein Leben nach dem MUX ...
Mario
m.n. schrieb:> Bei einem PT1000 mit 0,1% Widerständen im Bereich 0 - 130 °C sehe ich da> keinen zwingenden Bedarf.
Mit der Genauigkeitsklasse A kommt man theoretisch über bei 130° gerade
noch bei einem Fehler von 0,41° raus (sofern nur der Fehler des Pt100
zählt).
Ein 0,1% Fehler eines Widerstands entspricht bei 0° einem zusätzlichen
Temperaturfehler von 0,25° (sofern nur ein 100 Ohm Referenzwiderstand in
die Messung eingeht: wenn zur Messung eine Brücke oder ein
Differenzverstärker verwendet wird, um mit einem 12Bit ADC anstelle des
hochauflösenden ADCs arbeiten zu können, vervielfacht sich der Einfluss
des Widerstandsfehlers.)
Der Offsetfehler des benutzten ADC liegt in der selben Größenordnung,
wenn der Pt100 über etwas längere Litzen angeschlossen wird, dann kommt
bei Zweidrahtmessung deren Widerstandsbeitrag ebenfalls in den selben
Bereich.
"Physikalische" Fehler wie schlechte Wärmeankopplung oder Wärmeabfuhr
über die Anschlusslitzen sind ebenfalls noch außen vor.
Wann immer eine Temperaturmessgenauigkeit von 0,4° (oder 0,25°)
gefordert ist, habe ich meine Zweifel, ob der Entwickler wirklich weiß,
was er benötigt und was er sich da vornimmt. Aber wenn ich über mehr als
100° eine solche Genauigkeit tatsächlich sicherstellen will, würde ich
kalibrieren müssen.
Mario EDUARDO schrieb:> Also ist ein Schaltungsdesign möglich, wo ich im Register das auslese,> was dem mathematisch zu erwartenden Wert lt Genauigkeit im Datenblatt> entspricht ?
Der Witz ist, dass im Datenblatt des AD7411 gar kein Wert für den
Offsetfehler angegeben ist - weil eben davon ausgegangen wird, dass man
den Offset ohnehin wegkalibriert.
Auch wenn im Datenblatt ein Offsetwert von 1,4mV angegeben wäre, dann
würde das nicht bedeuten, dass du genau diesen Offset hast. Es würde
bedeuten, dass der tatsächliche Offset irgendwo zwischen -1,4mV und
+1,4mV liegt. Was sein tatsächlicher Wert ist, muss du durch eine
Kalibrierung herausfinden ;-)
Achim S. schrieb:> Wann immer eine Temperaturmessgenauigkeit von 0,4° (oder 0,25°)> gefordert ist, habe ich meine Zweifel, ob der Entwickler wirklich weiß,> was er benötigt und was er sich da vornimmt.
Das sehe ich auch so ;-)
Achim S. schrieb:> Der Offsetfehler des benutzten ADC liegt in der selben Größenordnung,> wenn der Pt100 über etwas längere Litzen angeschlossen wird, dann kommt> bei Zweidrahtmessung deren Widerstandsbeitrag ebenfalls in den selben> Bereich.
Es ist ein PT1000, was die Situation deutlich entspannt. Zudem würde ich
mein abartiges Meßverfahren verwenden, indem der PT1000 mit höherer
Meßspannung aber nur gepulst betrieben wird. Damit ist das Nutzsignal
deutlich höher und die Offsets nicht mehr relevant.
Einen Nullpunktabgleich mit 1 kOhm Referenzwiderstand würde ich zwar
auch machen, allein schon aus Neugierde, ob auch Alles paßt, aber
Kalibrieren (oder gar Eichen, was ich Beides nicht darf ;-) würde ich
nicht. Es kommt aber wie immer darauf an: wer, wie, was, wieso, weshalb,
warum?
m.n. schrieb:> Es ist ein PT1000, was die Situation deutlich entspannt.
Hm, stimmt. Aus dem Excel-Sheet hatte ich im Hinterkopf gespeichert,
dass es ein Pt100 sei, aber das war falsch. Mit dem Pt1000 sind einige
der Fehlerquellen tatsächlich unkritischer.
