interne Temperaturmessung beim Xmega

Ja, das würde mich auch mal interessieren.

Hallo,

steht im Daten blatt nicht etwas von
[quote]
  TEMPSENSE0 - Temperature Sensor Calibration Register 0
TEMPSENSE0 and TEMPSENSE1 contains the 12-bit ADCA value from a 
temperature measurements done with the internal temperature sensor. The 
measurements is done in production
test at 85C and can be used for single- or multi-point temperature 
sensor calibration.
...

25.3.4       Internal inputs
Four internal analog signals can be selected as input and measured by 
the ADC.
• Temperature sensor
• Bandgap voltage
• VCC scaled
• DAC output
The voltage output from an internal temperature reference can be 
measured with the ADC and
the voltage output will give an ADC result representing the current 
temperature in the microcon-
troller. During production test, the ADC measures a fixed temperature 
using the internaltemperature sensor, and the value is store in the 
production calibration row and can be used for
temperature sensor calibration.[/quote]

Also der Wert für 85 Grad Celsius ist bekannt.
Wenn Du also einen Kaltstart bei 20 Grad machst und sofort mißt, 
könntest Du vielleicht etwas sinnvolles hinbekommen.

Wenn man von einem Linearen Zusammenhang ausgeht, braucht man zwei 
Punkte um die zwei unbekannten der Kennlinie (Steigung, Offset) zu 
berechnen. Man hat aber nur einen, das heißt man müsste, wie schon 
gesagt, einen zweiten Punkt aufnehmen (was dann wieder mit 
Ungenauigkeiten verbunden wäre) oder Atmel gibt entweder Offset oder 
Steigung der Gerade im Datenblatt vor (was ich aber noch nicht entdecken 
konnte).

Soweit zur Problematik.

Und wie soll der Code auf zu hohe Außentemperaturen reagieren?

Der Temperatursensor ist sicher nur als extremwertgeber gedacht und 
keinesfalls als hochauflösendes Thermometer, sonst stünden die Daten und 
Formeln zur Berechnung mit Sicherheit im Datenblatt. Auch wird der 
Sensor in seinen Werten von Chip zu Chip streuen.

Najaa - so extrem nun auch nicht. Es wird wohl möglich sein, über 
manuelle Kalibrierung von 2 Punkten eine Temperatur in Grad Celsius zu 
messen, aber das muß bei jedem Chip wieder neu vermessen werden. Wer´s 
mag...

Sieht interessant aus. Ich frage mich aber warum TravelRec sich so 
sicher ist, dass das beim ATxmega genau so sein sollte. Denn immerhin 
bekommt man hier einen (augenscheinlich sehr genauen 16 Bit-) 
Kalibrationswert im Chip mitgeliefert.
Muss also gar nicht sein, dass das Ding so ein Schätzeisen ist, wie bei 
anderen AVRs.
Vielleicht ist der Temperatursensor ja (wie viele andere Sachen) noch 
TBD (To be determined).

>Ich frage mich aber warum TravelRec sich so
>sicher ist, dass das beim ATxmega genau so sein sollte.

Moment: ich habe keinen Vergleich mit den Temp-Sensoren der Tinys 
angestellt. Ich gehe nur davon aus, daß der Sensor im XMega sooo genau 
nicht sein kann, sonst wäre er direkt in der Feature-Liste und mit 
separatem Beschreibungstext im Manual aufgetaucht. Es gibt auch keine 
Appnote, wie bei allen anderen wichtigen Peripherien.

Ich nehme mich morgen der Sache mal an. Schreibe sowieso gerade an einem 
Projekt mit XMega und ADC herum. Also dann bis morgen ;-)

Travel Rec. schrieb:
>>Ich frage mich aber warum TravelRec sich so
>>sicher ist, dass das beim ATxmega genau so sein sollte.
>
> Moment: ich habe keinen Vergleich mit den Temp-Sensoren der Tinys
> angestellt. Ich gehe nur davon aus, daß der Sensor im XMega sooo genau
> nicht sein kann, sonst wäre er direkt in der Feature-Liste und mit
> separatem Beschreibungstext im Manual aufgetaucht.
Ok, stimmt ;)

> Es gibt auch keine
> Appnote, wie bei allen anderen wichtigen Peripherien.
Noch nicht. Naja, wahrscheinlich kommt da auch nichts mehr.

> Ich nehme mich morgen der Sache mal an. Schreibe sowieso gerade an einem
> Projekt mit XMega und ADC herum. Also dann bis morgen ;-)
Bin gespannt.

Also ich habe mal eine Wandlung gestartet mit interner Referenz 1.00V 
und im signed mode, Gain1, das Ergebnis bei Zimmertemperatur (etwa 24°C) 
liegt bei dezimal 1670, mit einer kleinen Glühlampe aufgeheizt brachte 
der Sensor 1720, ich schätze mal, daß es 35-40 Grad waren. Die 
Kalibrierdaten dieses Controllers sagen 3769 bei 85°C, das könnte ja 
hinkommen. Für genauere Messungen müßte ich mal einen Temperatursensor 
auf den XMega kleben und mitloggen. Das packe ich aber momentan zeitlich 
nicht. ich habe auch mal an den Atmel-Support geschrieben.

Najaa - Der Atmel-Support hat sich schon gemeldet und ebenfalls noch 
keine Antwort auf unsere Fragen gefunden. Der Herr will sich nun mit der 
IC-Entwicklung bei Atmel kurzschließen. Das sollte uns sicher 
weiterbringen.

Danke noch mal für eure Bemühungen!

Hier die neuesten Informationen:

Atmel schrieb:

I now have some more information regarding the temperature sensing.

1) The 1.00 V reference is used for all calibration measurements.

2) As for temperature sensitivity, the assumption is that a value of 
0x0000 represents 0 Kelvin,
while a reading equal to the calibration value represents 358 Kelvin 
(85C, as you mentioned).

Of course, with only this one calibration point, the accuracy is not 
very good.
We suggest using a two-point calibration scheme to improve on this.

I hope this is all you need.

Best Regards,
Martin Etnestad Johansen
Atmel Technical Support Team

Aha, dachte ich mir doch sowas! Die angedachte Kalibrierung ist also 
eine lineare Interpolation, wobei die gerade durch den 
Kalibrierungspunkt und durch (0x0000|0 K) bzw (0x0000|-273,15°C) geht

So habe ich das jezt auch verstanden ;-). Die Sache ist nur die, daß die 
Kalibrierung im Unsigned-Single-Ended Modus vorgenommen wurde. Mißt man 
differenziell, muß man die Werte erst wieder uminterpretieren.

Ollz schrieb:
>> Wenn man bei 85°C einen Referenzwert erfasst muss das doch theoretisch
>> auch bei 25°C möglich sein.
>
> Sicher ist das auch praktisch möglich. Ich vermute mal, dass Atmel die
> Bausteine aus anderen Gründen sowieso kontrolliert auf 85°C aufheizt
> (Überprüfung des Temperaturbereiches?) und sich die Messung des 85°C
> Referenzwerts dabei für Atmel kostengünstig nebenbei erledigen lässt.
>
> Zusammen mit der Annahme einer linearen Kurve und dass der Wert 0 der
> Temperatur 0 Kelvin entspricht sieht Atmel das vermutlich als "gut
> genug" für den Verkauf an.

So vermute ich das auch mal.

Simon, könntest Du mal ´ne Messung machen, signed 12bit mit interner 
Referenz bei Raumtemperatur, was da hex oder dezimal bei Dir ´rauskommt 
- ich würde gerne mal die Werte vergleichen.

Travel Rec. schrieb:
> Simon, könntest Du mal ´ne Messung machen, signed 12bit mit interner
> Referenz bei Raumtemperatur, was da hex oder dezimal bei Dir ´rauskommt
> - ich würde gerne mal die Werte vergleichen.

Ja, kann ich machen. Muss aber erst noch den Teil im ADC Kapitel 
durchlesen, hab da noch nix mit gemacht. Hab allerdings die erste Chip 
Revision. Kann das sein, dass da der ADC nicht funktioniert?

Warum eigentlich im signed Modus? Unsigned macht doch viel mehr Sinn 
dabei. Vielleicht weil es die Rechnung vereinfacht? :D

Okay, interessant.
Kalibrationsdaten für beide ADCs sind irgendwie gleich (0x1FF). Aber 
egal. Hab die trotzdem benutzt.
85°C hat 0x0A44 (2628 dez.) nach Kalibrationsdaten.

Init:

1

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.CTRLB = ADC_CONMODE_bm | ADC_RESOLUTION_12BIT_gc | ADC_FREERUN_bm;

2

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.REFCTRL = ADC_REFSEL_INT1V_gc | ADC_TEMPREF_bm;

3

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.EVCTRL = ADC_SWEEP_0_gc;

4

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.PRESCALER = ADC_PRESCALER_DIV512_gc;

5

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.CAL = 0x01FF; /* ADCACAL0 : ADCACAL1 */

6

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.CH0.CTRL = ADC_CH_GAIN_1X_gc | ADC_CH_INPUTMODE_INTERNAL_gc;

7

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.CH0.MUXCTRL = ADC_CH_MUXINT_TEMP_gc;

8

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.CTRLA = ADC_ENABLE_bm;

9

  ANALOG_INT_TEMP_ADC.CH0.CTRL = ADC_CH_START_bm;

Und dann zyklisch abgefragt.

Der Chip hat vielleicht 40°C (da ist direkt ein Spannungsregler neben, 
der gut ackert). Außerdem ist es in dem kleinen Zimmer hier ziemlich 
warm.
Ich lese 0x050A (1290 dez.) als Temperaturwert.

Aber irgendwie kann das mit den 0 K = 0x00 nicht stimmen. 0 °C = 0x00 
schon eher.

0 K = 0x00, okay Achsenabschnitt ist 0, Steigung laut Kalibrationsdaten 
des Temperatursensors ist (273,16 + 85) K / 2628 = 0,1363 K / LSB.
Für 1290 gibt das aber 175,81K, das wären immerhin irgendwas um die 
-100°C.

0 °C = 0x00, Steigung ist dann 85/2628 = 0,0323. Für 1290 gibt das 41,67 
°C.

Na das ist ja interessant. Das sind nämlich die Werte, die ich in etwa 
auch heraus bekomme. Allerdings könnte man dann nicht unter 0°C messen 
und das wiederum kann ich mir auch nicht vorstellen. Zumal bei der 
Messung 'Unsigned Single ended internal mode' die Masse einem Meßwert 
von etwa dezimal 200 entspricht.  Rätsel über Rätsel...

Ich verstehe die ganze Aufregung nicht.
Temperatursensoren, die über 1mW verbraten, sind eh nur Schätzeisen, da 
dann die Eigenerwärmung zur Fehlerquelle wird.

Und man wird ja nicht nen Xmega nehmen, um ihn dann zu 99% im Power-down 
laufen zu lassen, nur damit die Temperaturmessung stimmt.

Ich hab das sogar beim DS18B20 gemerkt, daß der sich deutlich aufheizt, 
wenn man öfter als 5s wandelt.


Peter

Hallo,

was will man denn auch mehr erwarten.
Es ist doch wirklich nur eine Art Überlastunsensor.
Ich würde ja auch nicht mit einem Pentium oder Athlon onChip 
Temperatursensor die Raumtemperatur messen, wenn ich es genau haben 
möchte ;-)

Nix Aufregung. Es geht nur darum, die Gradzahl aus den Eichwerten 
errechnen zu können und da scheint in der Tat etwas nicht zu stimmen. 
Ich habe jetzt hier noch eine Weile herumgerechnet, aber so richtig 
schlau werde ich aus der Angabe der Daten in Verbindung mit der 
Meßmethode des ADC nicht.

Wenn man Zeit und Lust hat, kann man einen externen Sensor direkt auf 
den XMega bappen und selber eine 2-Punkt-Kennlinie aufnehmen. 
Einigermaßen linear scheint der Sensor zu sein. Schöner wäre aber eine 
klare Formel...

Ja schon, aber bislang habe ich mit keiner Messmethode den eingetragenen 
Kalibrierwert erreicht, trotzdem ich, mit einem SHT11 und einem 
Heißluftfön bewaffnet, den XMega mal bis auf 85°C aufgeheizt habe. Ich 
habe den Support nochmal angetriggert, mal sehen, was kommt.

Also wenn ich so Eure Meßergebnisse interpretiere, dann zeigt er wohl 
0x0000 bei 0°C an, und 0x0A44 (2628 dez.) bei 85°C. Also hat der 
Atmelsupport °C mit K vermatscht.
Negative temperaturen werden vermutlich mit neg. Zahlen (signed) 
angezeigt ?

Übrigens habe ich immer so meine Zweifel, ob ein aufgeflanschter Sensor 
wirklich die Temp. eines Teils einigermaßen akurat mißt. Schließlich 
entstehen doch schon gewisse Differenzen, wenn der Chip von open (mit 
Sensor vielleicht noch huckepack) geheizt wird, während er untenrum 
auskühlt.

Ich hatte mir mal folgendes ausgedacht, was ich bei meinem jetzigen 
Projektchen mal so machen werde, um zu testen, ob die vorgesehene 
Kühlung ausreicht:
- 1 Draht an Masse (oder Udd), und ein Draht an einen freien I/O-Pin 
(zumindest darf er nicht niederohmig beschaltet sein)
- Meßgerät im Diodenmeßbereich ran (oder R-Meßbereich, wenn Meßspannung 
> Uf einer Diode) - viele Meßgeräte zeigen ja dabei die Spannung an den 
Meßleitungen an (bzw. ist proportional dazu)
- Platine in einen Wassertopf mit destilliertem (!!!) Wasser
- Wasser-Temp. messen, und Uf der dahinterliegenden Schutzdiode messen
- Wasser heizen auf sagen wir mal 85°C
- wieder Uf messen

Die Platine bleibt beim Messen im Topf, so daß das temperierte Wasser 
mit Sicherheit für gleichmäßige Temp. im/um den Chip herum sorgt (ist ja 
destilliertes Wasser, also keine Probleme mit möglicher Eeigenleitung).

Damit hat man seine Temp Kennlinie via Uf einer Eingangsschutzdiode, die 
man sicherlich auch während des Betriebs später dann als OnDie-Sensor 
verwenden kann (solange der Pin als Input ohne Pullup und ohne störende 
Ausenbeschaltung genutzt wird). Bzw. damit kann man dann den inneren 
Sensor eichen (man sollte natürlich immer dieselbe Schutzdiode des Chips 
nehmen).

Destilliertes Wasser ist nicht sonderlich gut dafür. Durch die Platine 
kannst du schon genug Verunreinigung reinbringen, dass die Eigentleitung 
wieder ausreicht. Andererseits sind das ja Kleinstspannungen...und die 
Modellbauer hängen ihre Motoren bei 14V auch ins Wasserglas 
(Leitungswasser) zum einlaufen.

Wenn Du sicher gehen willst nimm Öl (Sonnenblumenöl z.B.) oder flüssiges 
Silikon. Das leitet auch die Wärme gut und ich hab sogar schonmal 
gesehn, dass einer seinen ganzen PC zur Kühlung in ein Silikonbad 
gehängt hat.

Gruß
Fabian

iiiihhhh - Öl - und wie kriege ich das Ding wieder sauber ohne 
irgendwelche zusätzliche Chemikalie?

Hast zwar recht, daß wenige Verunreinigungen wieder die Eigenleitung 
erhöhen, aber was ist auf einer Leiterplatte denn so alles drauf auser 
das halbverbrannte Flußmittel, was das Wasser wieder signifikant 
leitfähig machen sollte (oder ist Flußmittel wasserlöslich?)? Ich meine, 
die Uf-Messung wird ja nicht im unteren µA-Bereich gemacht, sondern im 
oberen oder gar mA - da stören paar nA/µA zusätzlich durchs Wasser nicht 
so sehr.

es reicht schon der Staub auf der Platine und schon isses nimmer 
destilliertes Wasser. Zumal du vermutlich kein destilliertes sondern nur 
entmineralisiertes Wasser hast (das von der Tankstelle z.B.)

Aber probiers doch mit ner kleinen Platine mit nem billigen Atmel mal 
aus.
Wie gesagt, bei den Modellbauern klappts auch...

Gruß
Fabian

Hier mal eine Umrechnungsroutine in ASM:

1

;--------------------------------

2

;temperature calculation routine

3

;inputs: TempSense0/TempSense1 // TempAdj0/TempAdj1 // TemperH/TemperL

4

;results are placed in Temp/TempH

5

Calc_Temp:

6

 lds  XL, TempSens0        ;calibration value read from calibration row

7

 lds  XH, TempSens1

8

9

 lds  Temp, TempAdj0        ;manually stored adjust values

10

 lds  TempH, TempAdj1

11

 add  XL, Temp

12

 adc  XH, TempH

13

 andi  XH, $0F

14

15

 lsl  XL              ;multiplicate with 4

16

 rol  XH

17

 lsl  XL

18

 rol  XH

19

20

 ldi  Temp, 179          ;factory test temperature 85°C -> 358K/2

21

 clr  Temp3

22

23

_CT1:

24

 sub  XL, Temp          ;calculate divisor (steps per °K)

25

 sbc  XH, Null

26

 brcs  _CT2

27

 inc  Temp3

28

 rjmp  _CT1

29

30

_CT2:

31

 lds  XH, TemperH         ;read ADC values from temp sensor

32

 lds  XL, TemperL 

33

 lsl  XL              ;multiplicate with 16

34

 rol  XH

35

 lsl  XL

36

 rol  XH

37

 lsl  XL

38

 rol  XH    

39

 lsl  XL

40

 rol  XH

41

42

 ldi  Temp,1

43

 mov  Di0, Temp

44

 clr  Temp

45

 clr  TempH

46

47

_CT3:

48

 sub  XL, Temp3          ;divide with steps/K

49

 sbc  XH, Null

50

 brcs  _CT4

51

 add  Temp, Di0

52

 adc  TempH, Null

53

 rjmp  _CT3

54

55

_CT4:

56

 ldi  XL, low(273)        ;transform °K -> °C

57

 ldi  XH, high(273)

58

 sub  Temp, XL

59

 sbc  TempH, XH

60

 ret

Sie funktioniert mit allen getesteten XMegas, abgesehen von einem 
Exemplar, welches ich anfangs zum Testen verwendete und deshalb nichts 
stimmte :-0 Der "TempAdj0/1" Korrekturwert gibt eine Abweichung vom 
programmierten Kalibrierwert an, um den Controller nachzueichen.