passender ADC um kleine Spannungen zu messen

Gast #2496323
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Hallo!

Ich möchte mir einen Messaufbau für ein Thermoelement basteln. Die 
Spannungswerte, die ich dafür messen muss, liegen im Bereich 0 - 0.0007 
V. Bisher habe ich diese Werte mit nem Gerät von NI gemessen, das dafür 
ein 24 Bit ADC eingebaut hat. Dies hat auch sehr gut funktioniert. Jetzt 
möchte ich mir aber eine Stand-Alone Messapperatur aufbauen. Nun frage 
ich mich, ob dafür wirklich nen 24 Bit ADC notwendig ist. Denn dann 
bräuchte ich ja auch wieder nen entsprechend großen uC... Theoretisch 
würden 16 Bit - Auflösung locker reichen, allerdings find ich keine ADCs 
bei denen ich entsprechend kleine Referenzspannungen(mV - Bereich) 
anlegen kann.
Hat jemand nen Tipp für mich, wie ich es angehen könnte?

Viele Grüße
Kolja
#2496348
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Ein Thermoelement auszumessen ist gar nicht so trivial, wie es sich 
zunächst anhört. Grundsätzlich musst du die Spannung, die das Element 
liefert, vor dem ADC verstärken. Das geht im einfachsten Fall mit einer 
Grundschaltung eines Operationsverstärkers. Es gab hier schon etliche 
Diskussionen darüber, wie man das bewerkstelligen kann. Gib dazu mal bei 
Google "Thermoelement Schaltplan" ein.  Da solltest du einige Anstöße 
bekommen.
Gast #2496549
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Den LTC2400 hatte ich mir auch schon rausgesucht. Der scheint sich gut 
für meine Anwendung zu eignen. Krieg ich keine Probleme, wenn ich 
versuch nen atmega dranzuhängen und dann mit den 24-Bit Werten rechnen 
will?


Fertig Thermoelementverstärker bringen mir insofern nicht so viel, da 
ich ein neuartiges Thermoelement benutze, das nicht geDINt ist.
#2496578
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Daniel Polz schrieb:
> Ein Thermoelement auszumessen ist gar nicht so trivial, wie es sich
> zunächst anhört.

Mittlerweile ist das - mit dem passenden ADC - (fast) trivial -> 
AD7792/3/4/5, ADS1246/7/8, ADS1146/7/8 etc
http://www.analog.com/en/circuits-from-the-lab/CN0206/vc.html
Die Rechnung auf der Seite zur Bestimmung der Temperatur stimmt so 
allerdings nicht.
Korrekt wäre zuerst die Temperatur der Kaltstelle in die passende 
Thermospannung umzurechnen, diese zur gemessenen Spannung des 
Thermoelements zu addieren und dann das Ergebnis in die Temperatur 
umzurechnen.
Vorteil der Wandler von Analog: Interne Kalibrierung der Verstärkung 
(und des Offsets) (Restfehler in der Größenordnung des Rauschens...) und 
die Datenblattwerte zum Rauschen (40 nV RMS ~270 nV p-p) sind in der 
Praxis relativ einfach erreichbar.

>  Grundsätzlich musst du die Spannung, die das Element
> liefert, vor dem ADC verstärken...

und

Optimierer schrieb:
> Kolja schrieb:
>> da ich ein neuartiges Thermoelement benutze
> Dann sollte dir das Konzept eines Verstärkers bekannt sein.

Das ist s.o. überflüssig
Gast #2496714
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Hallo,

grundsätzlich musst du ein zu messendes Signal etwa auf die 
Grössenordnung der Referenzspannung, also 1..5V, verstärken, sonst 
verschenkst du den grössten Teil der möglichen Auflösung. Wenn du z.B. 
mit einem 5V-ADC eine Spannung von maximal 0,3V misst, so hast du 4 Bit 
Auflösung verschenkt. Für eine 16bit-Auflösung dann einen 20bit-ADC zu 
nehmen ist eine ziemlich dumme Lösung, aber möglich.

Für die Messung ICs mit komplettem Datenerfassungssystem einzusetzen, 
ändert daran grundsätzlich garnichts, da ist bloss der Verstärker schon 
eingebaut.

Gruss Reinhard
#2496732
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Reinhard Kern schrieb:
> Für eine 16bit-Auflösung dann einen 20bit-ADC zu
> nehmen ist eine ziemlich dumme Lösung, aber möglich.

Du sagst es. Das sind die gleichen Leute die früher bei einem 
Zeigerinstrument im 1. Drittel abgelesen haben. Aber es ist ja schick 
heute einen 24 Bit ASC einzusetzen. Mit passenden Verstärker vor dem ADC 
dürfte sogar der 10 Bit vom AVR ausreichen.
#2496797
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Helmut Lenzen schrieb:
> Reinhard Kern schrieb:
>> Für eine 16bit-Auflösung dann einen 20bit-ADC zu
>> nehmen ist eine ziemlich dumme Lösung, aber möglich.
>
> Du sagst es. Das sind die gleichen Leute die früher bei einem
> Zeigerinstrument im 1. Drittel abgelesen haben. Aber es ist ja schick
> heute einen 24 Bit ASC einzusetzen. Mit passenden Verstärker vor dem ADC
> dürfte sogar der 10 Bit vom AVR ausreichen.


Gefordert: 0 - 0.0007 V. VRef = 5 V d.h. die Verstärkung könnte 
7142.8... sein.
Ein LSB entspräche dann ~683 nV. Vorausgesetzt der ADC des AVRs liefert 
10 Bit rauschfrei und hätte ebenso keine 
Nicht-Linearitäts/Offset/Verstärkungs- etc. Fehler wie der externe 
Verstärker usw...
Gast #2496870
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Die ADs mit hoher Auflösung sind mittlerweile tatsächlich eine mögliche 
Alternative zum erst verstärken. Einige der ADs bieten auch schon eine 
interne Verstärkung um z.B. den Fakor 16. Der Messbereich geht dann nur 
noch bis z.B. 100 mV, und man verschenkt nicht mehr so viel.

Man kann natürlich auch vorher verstärken, muss es aber nicht mehr. Von 
der Drift sind manche der Hochauflösenden Sigma-Delta ADs durchaus mit 
guten OPs vergleichbar . Hinsichtlich Preis und Größe ist da z.B ein 
MCP3421 schon nicht so leicht schlagen. Der AD im µC kann dann immer 
noch die Kaltstellentemperatur messen.

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