Referenzspannung Teilen?

Achja, ADC ist ein STM32F103 und bisher verwende ich eine TL431, die 
2.498V (gemessen bei Zimmertemperatur) rausgibt. ~2.5V ist ein guter 
Bereich für mich für den ADC, nur hätte ich gerne gerade Werte und 
deshalb Suche ich nach einer 2.56V Referenz.

Nimm einen TL431 mit 3 Anschlüssen. Den kannst du dann mit 1% 
Metalfilm-Widerständen genau auf 2,56V einstellen (keinen Trimmer 
einsetzen)!

Stromberg B. schrieb:
> Nimm einen TL431 mit 3 Anschlüssen. Den kannst du dann mit 1%
> Metalfilm-Widerständen genau auf 2,56V einstellen (keinen Trimmer
> einsetzen)!

Ich habe das jetzt kur
Der Trimmer wird Dir den TK versauen.z ausgerechnet und weder die 
Bauteil- noch die Bastelkiste gibt passende Widerstände her.
Wenn ich also sowieso bestellen muss, dann gleich eine passende 
Referenz, die man nicht mit Widerständen verbiegen muss.

Die Idee war eben, mit den schon vorhandenen Teilen was zu machen, da 
wäre ich schneller am Ziel.

Harald W. schrieb:
> Der Trimmer wird Dir den TK versauen.

Wie berechnet man das? Also den Worst Case, den der Trimmer verursachen 
würde?

Da hat sich ein C&P Fehler eingeschlichen. Das sollte es sein:

RefRef schrieb:
> Ich habe das jetzt kurz ausgerechnet und weder die
> Bauteil- noch die Bastelkiste gibt passende Widerstände her.
> Wenn ich also sowieso bestellen muss, dann gleich eine passende
> Referenz, die man nicht mit Widerständen verbiegen muss.

Ach soo, dann schalte 2 Stück 1k8 Widerstände in Reihe und den 200R 
Widerstand dazwischen! So hattest du es doch sowieso vor? Der Trimmer 
macht nur etwa 6% des Spannungsteilers aus und wenn der Fehler durch 
Temperatur oder mechanische Verbiegung 5% beträgt, dann kann der Fehler 
insgesamt 0,3% groß werden.
Wenn du damit leben kannst, ist das doch OK.

Stromberg B. schrieb:
> Ach soo, dann schalte 2 Stück 1k8 Widerstände in Reihe und den
> 200R
> Widerstand dazwischen! So hattest du es doch sowieso vor? Der Trimmer
> macht nur etwa 6% des Spannungsteilers aus und wenn der Fehler durch
> Temperatur oder mechanische Verbiegung 5% beträgt, dann kann der Fehler
> insgesamt 0,3% groß werden.
> Wenn du damit leben kannst, ist das doch OK.

Ja, so dachte ich mir das.
Jetzt habe ich eine TL431 mit 1%, das reicht bisher auch schon aus.
Die REF02C ist mit 0.2% angegeben. Dann noch die 0.3%, die du 
ausgerechnet hast. Das ist auf jeden Fall besser, als das, was ich 
bisher habe.

Wobei es mir nicht um mehr Genauigkeit geht, sondern darum mit einzelnen 
Shift Links/Rechts Operationen die Spannungswerte ausrechnen zu können. 
Multiplizieren mit krummen Kommazahlen kostet Zeit.
Ausserdem werden die Log-Dateien dann auch für Menschen lesbar, wenn da 
z.B. mV/µV in hex abgebildet sind.

Die Anwendung ist ein einfacher Datenlogger, mit dem ich Ladezustand und 
mehrere Ströme sowie Verlustleistung im Längsregler an einer selbst 
gebastelten Solar-Anlage im Schrebergarten überwachen will.
Da kommt es noch nichtmal auf die zweite Stelle nach dem Komma an.

Du hast das mit den 0.3% zwar nicht Schritt für Schritt vorgerechnet, 
aber durch dein Beispiel kapiere ich jetzt auch, wie man sowas 
berechnet.
Vielen Dank!

Was gewinnst du wenn ein Bit schliesslich 0.5000mV, anstelle von 
0.4729mV sind ?
Was aendert sich, wenn die Referenz 2.56V anstelle von 2.500V ist?

Ich wuerd nicht drueber nachdenken und die einfachste Loesung waehlen. 
Allenfalls ein paar Bits mehr wandeln.

Wichtiger waere :

Wie stabil muss die Referenz sein, auf die Temperatur mit ppm/K auf die 
Zeit mit ppm/khr.
Wie hoch muss die urspruengliche Genauigkeit sein ? Als ppm.
Wie hoch darf das Rauschen sein, als nV/rtHz, resp uVpp bis zB 10Hz.

RefRef schrieb:
> Multiplizieren mit krummen Kommazahlen kostet Zeit.

Ich ärgere mich auch jedesmal, wenn ich 10 / 3 rechne: immer eine krumme 
Zahl, die Zeit kostet.

> Die Anwendung ist ein einfacher Datenlogger, mit dem ich Ladezustand und
> mehrere Ströme sowie Verlustleistung im Längsregler an einer selbst
> gebastelten Solar-Anlage im Schrebergarten überwachen will.
> Da kommt es noch nichtmal auf die zweite Stelle nach dem Komma an.

In der Tat ein zeitkritisches Problem :-(

RefRef schrieb:
> Seht ihr da Probleme, wenn ich einen 1:2 Teiler baue und noch ein 200Ohm
> Spindeltrimmer dran packe um die 2.5V auf 2.56V einzustellen

Ja.

Dürfte die Präzision (TK, Alterung) deutlich verschlechtern.

тролхантэр schrieb:
> Was gewinnst du wenn ein Bit schliesslich 0.5000mV, anstelle von
> 0.4729mV sind ?
> Was aendert sich, wenn die Referenz 2.56V anstelle von 2.500V ist?

m.n. schrieb:
> In der Tat ein zeitkritisches Problem :-(

Der Bildaufbau der Diagramme auf dem TFT dauert mir einfach zu lange. 
Beim scrollen und suchen nach unregelmässigkeiten wird man Wahnsinnig, 
so wie es jetzt ist.

Also habe ich testweise die Multiplikationen durch Shift-Operationen 
ersetzt und das macht einiges aus, nur dass ohne die passende Referenz 
naürlich nichts stimmt.

Harald W. schrieb:
> Vielleicht war bei Ihm in der Schule das Rechnen mit Kommazahlen
> noch nicht dran?

Vielleicht hat dir noch niemand erklärt, dass man die Dinge nicht 
sinnlos kompliziert machen muss? Ein bisschen Vorbereitung und alles 
wird einfacher.

Harald W. schrieb:
> Vielleicht war bei Ihm in der Schule das Rechnen mit Kommazahlen
> noch nicht dran?

Wie kommst du drauf, dass ich ein Mann wäre? Stimmt nicht.

RefRef schrieb:
> Der Bildaufbau der Diagramme auf dem TFT dauert mir einfach zu lange.
> Beim scrollen und suchen nach unregelmässigkeiten wird man Wahnsinnig,
> so wie es jetzt is

Das kann ich nicht beurteilen, da ich weder Deine Hardware noch Dein 
Programm kenne. Die einfache, einmalige Skalierung eines Meßwertes wird 
bei der wohl recht gemächlichen Erfassung gemacht. Danach arbeitet man 
mit Integer (ggf. Faktor 100 höher aufgelöst) weiter, wenn es denn 
unbedingt sein muß.

Ich frage mich, was denn das Problem mit einer 2,56V Referenz ist. Zu 
einfach?
Die Entscheidung für eine Solche stand ja schon, bevor ich hier gefragt 
habe.

Es geht hier nur darum, ob meine vorhandenen Mittel ausreichend sind, 
oder nicht.

Die bisherige Genauigkeit der TL431-Lösung ist vollkommen ausreichend. 
Die REF02-Idee einer Lösung darf die ganze Sache nur nicht 
verschlechtern, als es jetzt ist.


m.n. schrieb:
> Die einfache, einmalige Skalierung eines Meßwertes wird
> bei der wohl recht gemächlichen Erfassung gemacht.
Batteriespannungen z.B. 1 mal pro Sekunde. Strom zu den Verbrauchern 10 
mal pro Sekunde.
Die Verlustleistung im Längsregler auch 10 mal pro Sekunde.
Das bedeutet schon ein wenig Rechenaufwand, da ich die Spannung vor und 
hinter ihm messe, den Strom durch ihn und das dann ausrechne um es 
direkt in Watt (binär, ohne Komma) abzulegen.

Die Verlustleistung ist aber auch das Einzige, was direkt als Endwert 
abgelegt wird. Ich möchte die Log-Dateien "raw" halten um später bei 
eventuellen Änderungen die ursprünglich gemessenen Werte zu haben.
Einfach zur Sicherheit. Was einmal umgerechnet wurde und nur so abgelegt 
wurde, kann mir nicht mehr sagen, was der ursprüngliche ADC-Wert war.

Peter D. schrieb:
> Ich dimensioniere die Analogschaltungen immer so, daß der DAC 10% mehr
> ausgeben, bzw. der ADC 10% mehr noch einlesen kann.

Das war zwar nicht explizit so gewollt, aber das hat sich bei dieser 
Anwendung auch ca. so ergeben.

Durch die Teiler vor den ADC-Eingängen kann ich z.B. an den 
Batterieklemmen bis zu ~18V messen, bei 14.4V maximal zu erwartender 
Spannung.
Der Strom, der maximal von den Zellen zum Regler läuft kann bis zu 11.1A 
betragen und der Messbereich meiner Schaltung geht knapp bis 12A.

Das hat sich alles so durch zusammenpuzzeln (ausmessen) der 
Widerstände+Shunts aus meinem vorhandenen Bestand+Bastelkiste ergeben.


Das sind auf jeden Fall auch gute Anregungen, die Werte direkt nach dem 
Messen zu verarbeiten und wie im Falle der Watt-Angabge, wo ich das 
schon mache, werde ich mir überlegen, das ganze Konzept dahingehend zu 
verändern.

Nichts desto trotz, können die Werte ruhig gerade sein und im Log direkt 
lesbar sein, ohne Komma.

Peter D. schrieb:
> Trimmpotis sind Teufelswerk, ich speichere den Gain- und Offset-Abgleich
> immer im EEPROM.

Also im Prinzip die Widerstände der Teiler ausmessen und deren Werte 
beim Berechnen verwenden, oder?

RefRef schrieb:
> Batteriespannungen z.B. 1 mal pro Sekunde. Strom zu den Verbrauchern 10
> mal pro Sekunde.
> Die Verlustleistung im Längsregler auch 10 mal pro Sekunde.
> Das bedeutet schon ein wenig Rechenaufwand, da ich die Spannung vor und
> hinter ihm messe, den Strom durch ihn und das dann ausrechne um es
> direkt in Watt (binär, ohne Komma) abzulegen.

Ein AVR mit 16 MHz getaktet schafft locker 10000 Skalierungen/s - nur so 
als kleine Einschätzung.
Läuft Dein µC mit 32 kHz Uhrenquarz? Dann ist auch das noch kein 
Problem.

RefRef schrieb:
> Nichtsdestoweniger, können die Werte ruhig gerade sein und im Log direkt
> lesbar sein, ohne Komma.

Nach einer Skalierung sind die Werte lesbar und rund - kugelrund.

Peter M. schrieb:
> Zur Berechnung der gemessenen Spannung einfach nur mit dem gelesenen
> ADC-Wert zwischen den beiden ermittelten Stützstellen interpolieren,
> bzw. extrapolieren.

Danke für die Erklärung, das erscheint mir jetzt auch logisch.
Ich muss ja nicht jeden Teiler der ganzen Signalkette berechnen, wenn 
ich die einfach als Blackbox betrachte, die mit x multipliziert/teilt.

Zwei vollkommen unterschiedliche Konzepte, Schaltungen aufzubauen:
1) Verwenden bekannter (aussgemessener) Widerstände/Bauteile und evtl, 
wenn nötig, an einer Stelle einen Abgleich schaffen.
2) Bauen, mit dem, was da ist und am Schluss die Parameter der Blackbox 
zum Rechnen verwenden.

Ich muss ganz ehrlich sagen, auch wenn ich keinen Grund dafür nennen 
kann, dass 2) sich "unsauber" anfühlt.
Wenn ich meine ganzen 1% Widerstände vor mir aufreihe, messe, gewünschte 
Teilerverhältnisse berechne und dann kommt auch noch das heraus, was ich 
berechnet habe ist das ein echt gutes Gefühl.

RefRef schrieb:
> Nun habe ich auch noch einige 0.1% Widerstände (1k8) mit gelber
> Markierung für TK (weiss den genauen Wert gerade nicht, gelbe
> Markierung).
>
> Seht ihr da Probleme, wenn ich einen 1:2 Teiler baue und noch ein 200Ohm
> Spindeltrimmer dran packe um die 2.5V auf 2.56V einzustellen?

Nicht nur wie genannt der Trimmer, sondern auch die Widerstände selber 
sind zusätzliche Driftquellen.
Ein R, der mit 0.1% Toleranz verkauft wird, hat diese Toleranz im 
Auslieferungszustand. Hinzu kommen Aging, Temperaturgang und Ablagen 
durch das Handling. Alles in Allem kommt man da schon auf fast 1% 
insgesamt. So zumindest ist das Datenblättern zu entnehmen, die mit so 
genauen Angaben leider rar sind. Gut, der größte Brocken ist der 
Temperaturgang, wenn man da in einem engen Bereich bleiben kann, wird es 
wieder brauchbarer.
So gesehen wäre es besser, die Referenz passend zu wählen, ohne externe 
Beschaltung. Dann hat man nur noch die dort spezifizierte Toleranz.

Falk B. schrieb:
>> Die Entscheidung für eine Solche stand ja schon, bevor ich hier gefragt
>> habe.
>
> Jaja, solche Kandidaten mit Tunnelblick sind hier oft vertreten.
>
Was in dem Fall aber vollkommen irrelevant ist. Wie gesagt, ich werde 
das ganze Konzept sehr wahrscheinlich dahingehend ändern, fertig 
berechnete Werte abzulegen und auch das Kalibrieren, wie gerade 
beschrieben gefällt mir sehr gut.

Dennoch möchte ich die 2.56V Referenz haben und wenn es nur aus 
ästhetischen Gründen wäre.

Ganz unbelehrbar bin ich nicht ;)

Falk B. schrieb:
> Dein langsamer
> Bildschirmaufbau hat zu 99% andere Ursachen.

Beim testweise umbauen von multiplikation auf shift konnte eine 
Bildschirmseite in 0.2s dargestellt werden. Mit der aufwändigen 
Multiplikation davor waren es 1.1s (gemessen mit DWT cycle counter).

Das wird sich dann aber ja auch bald erledigt haben, sobald ich das 
log-format umgebaut habe.
Dann gibt's gar kein Gerechne mehr für das Anzeigen der Diagramme.

HildeK schrieb:
> Ein R, der mit 0.1% Toleranz verkauft wird, hat diese Toleranz im
> Auslieferungszustand. Hinzu kommen Aging, Temperaturgang und Ablagen
> durch das Handling.

Leider habe ich keine Möglichkeit 0.1% Widerstände zu überprüfen, so 
genau ist mein Messgerät nicht.
Die 1k8 0.1% Widerstände, die ich habe, sind ca. 3 Jahre alt und lagen 
immer im Karton+Tüte in der Wohnung. ca. 100 Stück.
Ausser denen habe ich noch 750Ohm und 10k 0.1% Widerstände, die aber 
schon seit ~2005 im feuchten Keller liegen. Denen traue ich schon lange 
nicht mehr.
Wäre interessant, die alle mal nachzumessen. Zumal ich zu allen den 
genauen Hersteller/Typ usw noch weiss/auf Verpackung steht.

Also. Binaerzahlen sind immer krumm. Floatingpoint braucht's allenfalls 
nur zum Ausgeben. 10mal pro sekunde ? Halt ich fuer zuviel. Je nach 
Filterung, resp Aenderungsrate flippern die Zahlen nur noch.


Zudem muss man sich auch Fragen an wen gehen die Werte. Wenn ein Wert 
von 12.221 Volt etwas sehr abstraktes darstellt kann man genauso 19212 
ohne Einheit anzeigen, kann also Ganzzahlig rechnen.

RefRef schrieb:
> Leider habe ich keine Möglichkeit 0.1% Widerstände zu überprüfen, so
> genau ist mein Messgerät nicht.

So einfach ist das auch nicht. Auch mit einem ausreichend genauen 
Messgerät bekommst du gerade mal den Ist-Zustand, nicht jedoch das, was 
durch Alterung oder Temperaturgang hervorgerufen wird. Außer du fährst 
wochenlang aufwändige Messreihen nach einem Umweltprofil, das 
anerkanntermaßen alles abdeckt.

Ich wollte nur aufzeigen, dass ein gekaufter 0.1% Widerstand auch 
deutliche mehr Ablage haben kann, wenn er in einer Schaltung unter 
realen Bedingungen betrieben wird ...

Falk B. schrieb:
> Glaub ich nicht, dein CPU hat sicher einen Hardwaremultiplizierer. Oder
> du hast dir eine FLießkommamultiplikation an die Backe geklebt, ohne es
> zu merken. Die wird dann per Funktion ausgeführt, was deutlich langsamer
> ist, wenn gleich immer noch rech flink.

Es ist natürlich möglich, dass da was arg in die Hose ging, was ja auch 
offensichtlich ist bei 1.1s/Seite.
Dem werde ich höchstwahrscheinlich aber auch nicht mehr auf den Grund 
gehen, da der Teil nach dem Umbau des Konzepts ja komplett raus fällt.

Floats verwende ich an anderer Stelle im Programm ("normaler 
Voltmeter-Modus") und demnach auch möglich, dass ich da etwas so falsch 
gemacht habe, dass dort auch in float gerechnet wird.

@HildeK: Trotzdem wäre der jetzige ist-Zustand für mich (und sicher auch 
andere) interessant um zu beurteilen, wie sich die Behandlung/Lagerung 
auf die Widerstände auswirkt.
Vor allem die, die fast 15 Jahre im feuchten Keller liegen. Und bei der 
Menge (~100 Stk 1k8, je ~50 750Ohm und 10k) würde sich auch rausstellen 
ob ein einzelner "defekter" die Ausnahme darstellt (und sowieso defekt 
wäre, egal wie behandelt) oder ob das zwangsläufig mit mehreren 
passiert.
Deiner Ausführung nach ist das aber leider nicht so einfach möglich bzw 
der ist-Zustand sagt nicht allzuviel aus.

RefRef schrieb:
> Dennoch möchte ich die 2.56V Referenz haben und wenn es nur aus
> ästhetischen Gründen wäre.

Warum nicht die Referenz mit einem 10K Trimmer laut Datenblatt auf 5.12V 
trimmen und dann 1:1 teilen?

Gruß Anja