Spannung Messen und Auslesen

Da helfen Dir die Firmen National Instruments und Meilhaus gegen Bares 
bestimmt sehr gerne weiter. :-)

Verstehe ich jetzt nicht..

Hatte da eher an was kleines, feines gedacht..
Kann man das nicht relativ einfach zusammenbasteln bei so geringen 
Spannungen?

Ich muss nur den Output per USB auslesen können...

Schon in der Bibel steht: Suchet, so werdet Ihr finden...

Etwas das Du, mit absoluter Sicherheit, nicht gemacht hast.

Es gibt heute kaum noch einen Mikrokontroller, der keinen A/D-Wandler 
hat.

Im Rahmen der Mikrocontroller.net-Suchservices: Such mal nach "Arduino".

Also, um das mal noch zu sagen, bin ich ein kompletter Anfänger..

Ich habe gesucht, aber ich habe keine Ahnung nach was eigentlich..

Ich dachte man kann das mit einem Chip relativ einfach auswerten und an 
die USB-Schnittstelle geben.. Das ganze bräuchte ich dann 2mal für Sonne 
und Wind, dann wärs das ja..

Ich habe wirklich keine Ahnung und bin auf Hilfe angewiesen :(

Habe schon etwas mit MCP-3008 gelesen, der Häufig verwendet wird. Aber 
wie ich das dann auf USB bekomme, ist mir ein Rätsel

Fabio schrieb:
> Das ganze bräuchte ich dann 2mal für Sonne
> und Wind, dann wärs das ja..

Die Leitung zur Sonne wird aber ganz schön lang...
Und wie willst Du den Wind anzapfen?

Sonnenwind schrieb:
> Fabio schrieb:
>> Das ganze bräuchte ich dann 2mal für Sonne
>> und Wind, dann wärs das ja..
>
> Die Leitung zur Sonne wird aber ganz schön lang...
> Und wie willst Du den Wind anzapfen?

Witzbold :D

Dieser Nano, wäre dass das Teil hier?

https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano

Kann ich damit direkt die Spannung messen? Also wenn ich das anklemme 
mit Ground und die zwei Sensoren?

Oder benötige ich noch mehr?

Dann verbinde ich das per USB mit dem Rechner, und wie geht es weiter?

Benötige ich jetzt nur dieses NanoBoard, oder auch noch einen richtigen 
Arduino?

Habe das hier gefunden: 
http://www.ebay.de/itm/Nano-V3-0-ATmega328P-Board-Arduino-kompatibel-USB-CH340G-/201494369393


Sieht ja so aus wie das weiter oben.. ? :)

Arduino IDE ist wahrscheinlich dann das Programm für Windows, um den 
Quellcode auf den Nano zu schieben oder?

Und woher bekommt der Nano den Strom? auch über den USB? Und darüber 
schiebt er dann auch die daten?

In den meisten Fällen klappt: "Einfach messen nicht".

Es gibt da ein paar Schimpfworte die da lauten: Potential oder 
Potentialausgleich.

Mit deren Hilfe kannst Du den angeschlossenen Rechner leicht ins Nirwana 
schicken, oft noch verbunden mit einer gehörigen Geruchsbelästigung.

Ohje, und wie finde ich das heraus?

Nur noch kurz zum Verständnis. Ich benötige nur dieses NanoBoard oder?
Keinen richtigen Arduino?

http://www.ebay.de/itm/Nano-V3-0-ATmega328P-Board-Arduino-kompatibel-USB-CH340G-/201494369393

Mit Linux meinte ich den RaspberryPI.
Der hat aber keine GPIOs mehr frei. Deshalb muss ich per USB weiter 
machen..

Ist es denn möglich den Nano da zu verbinden und die Spannungswerte 
direkt an den PI senden?

Frank S. schrieb:
> edit: Ich lese grad, dass Du eh schon einen RasPi hast. Wie wäre es mit
> einem Portexpander und einem A/D Wandler?


Das wäre viel zu aufwendig.. Dann müsste ich alles umprogrammieren und 
umklemmen. Dann investiere ich lieber 5 Euro in den Nano, wenn es dann 
so einfach möglich ist, wie beschrieben..

Nano an den PI, Sensoren an den Nano und per USB (habe etwas von 
pyserial gelesen) die Daten übertragen. Auf dem PI kann ich das dann 
weiter auswerten.

Das hört sich ja relativ einfach an. Oder gibt es hier einen Haken?

Generell würde ich für den PI noch mehr brauchen, als nur den Expander..

So aus der Bastelecke fällt mir ein Projekt von VUSB ein:
https://www.obdev.at/products/vusb/easylogger.html

Ansonsten halt einen uC mit USB holen und selber programmieren.

Oder ein uC mit UART und einen FTDI o.ä. dran.
Das wäre ja die Arduino Variante.

Oder etwas fertiges suchen.
Kann der IOWarrior nicht auch USB.
Bzw die Salea Clones, können die nicht auch teilweise Analog? Ist zwar 
von der Datenrate total oversized... aber günstig.

Noch ne  Möglichkeit wäre eine USB to SPI/I2C Bridge und dann einen 
passenden ADC dran.

Dann müsstest Du nur im Raspi die Werte abholen. Aber das musst du ja 
sowieso.

Das Projekt ist für Leute mit Erfahrung im Mikrocontroller-Bereich 
innerhalb eines Wochenendes erledigt, für einen absoluten Anfänger ist 
es aber ein ganz schöner Brocken.

Ich drösele Dir mal deine Aufgaben auf.

Auf der Hardwareseite benötigst Du:
 - Einen Mikrocontroller
   Dazu bietet sich ein Arduino (-Klon) an. Der hat alles an Bord, was 
Du zum Brennen des Programms, sowie der Kommunikation per USB brauchst 
und hat eine eigene Software-Entwicklungsumgebung, die auf Linux läuft, 
ohne irgendwelche esoterischen Pakete installieren zu müssen
-  Den "Adapter" zwischen deinem zu messenden Signal und deinem 
Mikrocontroller.
   Dieser sorgt dafür, dass das zu messende Signal den Mikrocontroller 
nicht überlastet (z.B bei zu hoher Spannung) und so aufbereitet wird, 
dass der Controller das Signal "möglichst gut" verarbeiten kann. Dazu 
gehört z.B. das volle Ausnutzen der Auflösung des Analog-Digitalwandlers 
des Mikrocontrollers.

Zum Arduino: Den "echten" Arduino gibt es per se nicht, die Produktreihe 
ist ziemlich divers. Wichtig ist, dass auf deinem Development-Board 
(z.B. "Arduino Leonardo") ein sogenannter Bootloader vorhanden ist und 
das Board von der Arduino-Entwicklungsumgebung erkannt wird. Der 
Bootloader sorgt dafür, dass Du keinen speziellen Adapter zwischen 
Deinem PC und deinem Mikrocontroller benötigst, der das Programm auf den 
Chip überträgt. Generell haben alle Arduino-Klone einen solchen 
Bootloader an Bord, außer Du erwischst eine wirkliche Gurke.

Zum Adapter zwischen Signal und Controller: Dieser kann beliebig 
kompliziert ausfallen. Als Beispiel: Um höhere Spannungen 
"herunterzuteilen", reicht im simpelsten Fall ein Spannungsteiler 
(http://www.arduino-tutorial.de/2010/06/analog-in/). Dieser muss aber 
korrekt dimensioniert werden, um das Signal nicht zu verzerren und 
bietet keinerlei Schutz bei kurzzeitigen Spitzenspannungen.

In deinem Fall ist zu überprüfen, ob deine zu messenden Spannungen sich 
immer zwischen 0 und 2 Volt befinden. Wenn dies der Fall ist, kannst 
Du die Spannungen direkt an jeweils einen der Analogeingänge des 
Arduinos legen. Der "Arduino Leonardo" z.B. enthält einen ATmega32U4 
(apropos, Datenblätter sind Deine Freunde!), der eine interne 
Referenzspannung von 2.56V generieren kann (min. 2.4V bis max. 2.8V). 
Damit sparst Du Dir eine fehleranfällige externe Referenzspannung, die 
Du fachgerecht filtern müsstest. Durch eine zu hohe Spannung misst Du im 
besten Fall nur Müll, im schlimmsten Fall killst Du den Mikrocontroller 
oder zumindest den jeweiligen Analogkanal.

Als nächstes kommt die Frage nach der "Belastbarkeit" deiner 
Spannungsquelle. Ist deine Spannungsquelle sehr hochohmig, ist 
möglicherweise ein Operationsverstärker nötig, der das Signal "puffert" 
und als niederohmiges Signal an den Analog-Digitalwandler weiterreicht. 
Hierzu musst du allerdings deine Spannungsquelle kennen und das 
Datenblatt deines verwendeten Mikrocontrollers lesen. Die Entwicklung 
des Verstärkers ist ein Projekt für sich.

Weiterhin musst Du herausfinden, mit welcher Auflösung dein Signal 
gemessen werden soll. Die Analog-Digitalwandler der 8-Bit-Arduino-Reihe 
enthalten Wandler mit 10 Bit Auflösung. Dies entspricht 2^10 = 1024 
diskreten "Schritten". Bei einer Referenzspannung von 2.56V entspricht 
dies einem "Schritt" von 2.56V/1024 = 2.5mV. Wenn Dir diese Auflösung 
nicht ausreicht, kannst Du entweder das Signal "konditionieren", das 
heißt, von 0-2V auf 0-2.56V spreizen, etwa mit einem 
Operationsverstärker, die Referenzspannung extern erzeugen, oder einen 
externen Analog-Digitalwandler verwenden. Jede dieser Lösungen bringt 
jedoch ihre eigenen Tücken ins Spiel.

Ein anderer wichtiger Punkt ist die benötigte zeitliche Auflösung. Der 
Analog-Digitalwandler hat zwar einen recht großen Dynamikbereich, was 
die Wandlungsrate angeht, verliert bei hoher Taktung jedoch an 
Auflösung.
Bei maximaler Auflösung können bis zu 15000 Werte pro Sekunde 
"gesamplet" werden. Bei mehreren Mess-Kanälen reduziert sich die 
Wandlungsrate entsprechend. Die Frage ist jedoch, ob die USB-Verbindung 
Deiner Wahl auch das Messvolumen bewältigen kann.

Je nachdem, wie rauschbehaftet deine zu messende Spannung ist, kann es 
sich auch lohnen, aus mehreren Werten ein wie auch immer zu bestimmendes 
(statistisches) Merkmal zu ziehen - etwa ein gleitendes arithmetisches 
Mittel - oder einen digitalen Tiefpassfilter anzuwenden. Dies 
verkompliziert das Programm erheblich.

Ein Ablaufplan auf dem Mikrocontroller könnte so aussehen:

Initialisierung der USB-Verbindung zum PC
Initialisierung des AD-Wandlers
In einer Schleife:
  Messkanal wählen
  Messung durchführen
  (Messung filtern)
  Messung an PC übermitteln

Auf der Software-Seite des PCs hast Du auch etwas zu tun:

Ein Programm schreiben, das:
  - Den Arduino findet, etwa per "USB Vendor ID / Product ID", da sich 
das tatsächliche Device-File ändern kann, es ist nicht immer z.B. 
/dev/ttyACM0.
  - Die serielle Schnittstelle zum Arduino zum Lesen öffnet
  - Die Messwerte einliest und separiert
  - "Irgendwas" mit den Messwerten macht...

Wenn man weiß, was man tut, ist das flott erledigt. In Deinem Fall 
solltest Du nach ähnlichen Projekten suchen, z.B. "Arduino pyserial" für 
eine Lösung mit Python.

Am Besten, du fütterst deine Lieblingssuchmaschine mit einigen 
Schlüsselwörtern:
ARDUINO, ANALOG, MEASURE VOLTAGE, SERIAL COMMUNICATION etc...

und hier noch zwei Projekte, die praktisch die Mikrocontroller-Seite 
Deines Vorhabens abdecken:
http://www.a-d-k.de/20111119_204347-Strom+und+Spannung+mit+Arduino+UNO+messen.htm
https://startingelectronics.org/articles/arduino/measuring-voltage-with-arduino/


Viel Glück und keine Angst; die Arduino-Klone sind so billig, da kannst 
Du locker ein paar zerstören :-P

Strömli schrieb:
> Das Projekt ist für Leute mit Erfahrung im Mikrocontroller-Bereich
> innerhalb eines Wochenendes erledigt, für einen absoluten Anfänger ist
> es aber ein ganz schöner Brocken.
>
> Ich drösele Dir mal deine Aufgaben auf.....

Ich glaube nach dem Post wird sich Fabio nicht mehr melden ;-)

Old-Papa