Hallo,
ich will möglichst genau eine Spannung über den ADC messen, die im
Bereich von 200V - 202V liegt. Theoretisch nehme ich dafür einen OPV an
dessen Eingang die Messspannung und eine Referenz von ... 200V. Ausgang
liefert dann 0-2V, die ich gut mit dem internen ADC von einem AVR messen
kann.
Es ist nun mein Problem, eine 200V-Spannung bereitzustellen, die so
genau und konstant (, temperaturstabil) ist. Nehme ich eine 5V
Referenzspannung mit xppm und multipliziere die mit einem OPV auf 200V,
wird ja auch der Fehler größer.
Gibt es irgendeine Möglichkeit, das besser zu lösen? oder
Referenzspannung in der Höhe herzustellen?
Also ich versteh dein Vorhaben nicht.
Besitzt du einen OPV an dessen Eingang du 200V DC legen kannst?
Warum nimmst du nicht einfach einen simplen Spannungsteiler? Evt. noch
einen Spannungsfolger dahinter zur Entkoppelung.
Ok, dann nehme ich einen Spannungsteiler, teile die Spannung auf
200/40=5 V herunter.
Dann ziehe ich 5V(Referenzspannung) ab.
Bei 200V Eingangsspannung habe ich dann 0V und bei 202V Eingangsspannung
0,05V.
Also würde ich die Differenzspannung wieder nehmen und mit 100
multiplizieren, dann bin ich bei 202V bei 5V und kann mit dem ADC gut
messen.
Aber: hat die 5V(Referenzspannung) Abweichung, dann verstärke ich die ja
wieder mit... also müsste meine Referenzspannung suuupergenau sein.
Hätte ich so eine genaue Ref-spannung, könnte ich auch einen 16Bit oder
24Bit ADC nehmen und die Spannung nach dem Spannungsteiler direkt
messen...
Irgendwie komme ich nicht weiter
> also müsste meine Referenzspannung suuupergenau sein.
Genauigkeit ist relativ, ob eine 200V Quelle auf 0.1% genau ist oder
eine 5V Quelle auf 0.1% genau ist, ändert an der gemessenen Genauigkeit
nichts.
Alex schrieb:> Aber: hat die 5V(Referenzspannung) Abweichung, dann verstärke ich die ja> wieder mit... also müsste meine Referenzspannung suuupergenau sein.
Ich würde mir eher schon Gedanken um die Widerstände machen. :-)
Was sind denn deine Vorgaben bezüglich Genauigkeit der Messung?
Ich sehe schon, ich habe einige Defizite. Dass 1% = 1% sind bei 5V und
bei 200V ist ja klar.
Was ich will ist: 2V mit 8-10Bit des ADC's eines AVR messen.
Problem: es sind nicht 0-2V sondern 200-202V. Meine Idee war halt 200V
"irgendwie" abzuziehen.
Klar ist mir, dass eine Messung zwischen 0-202V in mV Schritten nichts
wird. Das wären mehr als 24Bit, und so eine Gute Referenzspannung findet
man ja nicht.
Ich will nicht 0-202V in mV Schritten messen, sondern nur in dem Bereich
halt. Das müsste mir es doch irgendwie erleichtern?
MaWin schrieb:
>Genauigkeit ist relativ, ob eine 200V Quelle auf 0.1% genau ist oder>eine 5V Quelle auf 0.1% genau ist, ändert an der gemessenen Genauigkeit>nichts.
200 Volt 0,1% --> 0,200 Volt
5 Volt 0,1% --> 0,005 Volt
da liegen Welten dazwischen. :-(
Alex schrieb:> Was ich will ist: 2V mit 8-10Bit des ADC's eines AVR messen.
Das ist doch kein Problem :-)
Floh schrieb:> Was sind denn deine Vorgaben bezüglich Genauigkeit der Messung?
Die Frage steht immer noch im Raum.
Wenn ich das bisher genebelte richtig verstehe, handelt es sich um das
Problem:
Eine Spannung von 0...2V ist auf 200V-Potential aufgesetzt und soll mit
8 bis 10 Bit Auflösung/Genauigkeit gemessen werden.
Sinnvolle Lösung wäre es, auf 200V Potential einen AD-Wandler zu
betreiben und das Messergebnis digital per Optokoppler auf das Potential
0V zu übertragen. Das kann ein einzelner Kontroller(,sogar ein atiny13
oder atmega8) zusammen mit Optokopplern. Die Betriebsspannung von 5V
müsste halt per DC/DC-Wandler auf die 200V-Ebene gebracht werden.
Da muss man nicht mal ein Controller sein, der hochgelegt wird.
Ein TLC549(( Beine, 8Bit, SPI-ähnliches Protokoll) reicht völlig aus;
für Bastler gibts den auch billig bei Pollin.
Die Betriebsspannung für das Viech für den muss mit einem DCDC
galvanisch getrennt werden.
Die Kommunikation lässt sich bequem mit zwei Optokopplern + je 2
Widerständen realisieren. Und am Main-Controller kannst du die Daten
bequem per SPI "reintackern".
mfg mf
> Ich will nicht 0-202V in mV Schritten messen,> sondern nur in dem Bereich halt.> 200 Volt 0,1% --> 0,200 Volt> 5 Volt 0,1% --> 0,005 Volt> da liegen Welten dazwischen
Nö, kongruent.
200 Volt 0,005 Volt --> 0,0025%
5 Volt 0,005 Volt --> 0,1%
DAZWISCHEN liegen Welten
Alleine zu sagen "ich zieh mal eben 200V ab
und messe dann Millivolt" bedeutet, eine
200,000 V Spannungsquelle zu kaufen. Kauf mal.
Im Allgemeinen endet das Problem betreits bei
ausreichend genauen Spannungsteilerwiderständen.
Alex schrieb:> Ich will nicht 0-202V in mV Schritten messen, sondern nur in dem Bereich> halt. Das müsste mir es doch irgendwie erleichtern?
Zum Beispiel erst durch 100 dividieren und dann Messen...oder man zieht
erstmal 200 V und misste dann...oder oder oder.
Wichtig ist erstmal, wie schon gefragt wurde, wie genau musst du messen
und welche Auflösung brauchst du.
> Da muss man nicht mal ein Controller sein, der hochgelegt wird.
Wenn er diese hochgelegten konstanten 200,0V hätte,
bräuchte er keine Spannungsreferenz mehr,
es täte ein simpler OpAmp.
Er hat sie (sicherlich) nicht, sondern nur seine von 200 bis 202V
schwankende Spannung.
Sorry für die verspätete Antwort, Mittagessen kam dazwischen. Danke,
dass Ihr Euch Gedanken macht und antwortet. Ich weiss, dass ich das
Problem noch nicht exakt dargelegt habe und ueber Genauigkeit muss ich
selber erst noch nachdenken. Ich bin da wohl noch zu unerfahren und
hoffe, Euch nervt meine Unwissenheit noch nicht zu sehr.
Ich habe eine Blackbox. Die liefert mir eine Spanung von 200V DC. Auf
dieser ist ein Messwert zwischen 0 und 2 V aufaddiert (Den Messwert kann
ich nicht manipulieren oder irgendwie auf 0V bringen und dann
vergleichend messen oder so.). Diesen will ich mit 10Bit Auflösung
messen. Die konstanten 200V kann ich nirgendwo abgreifen.
Es läuft also am Ende doch darauf hinaus, dass ich eine Spannungsquelle
brauche, die bei 200V um weniger als 1mV abweicht. Das sind 0,5%.
Die Idee, 200V "abzuziehen" ist Quatsch, denn dazu müsste ich ja
irgendwoher die genauen 200V bekommen. Mit der Genauigkeit von weniger
als 1mV.
Also muss ich am Ende ein Voltmeter bauen, das von 200 bis 202V den
wahren physikalisch einzig richtigen Wert in mV messen kann und dabei
höchstens um 1, besser um ein halbes mV abweicht. Einfacher geht es wohl
nicht.
Aber das schaffe ich nicht. Allein wegen der Temperaturabhängigkeit von
Spannungsreferenzen und Widerstängen wird das nicht so einfach zu
bewältigen sein und mehrere Nummern zu groß fuer mich. Denke ich.
Alex schrieb:> Ich habe eine Blackbox. Die liefert mir eine Spanung von 200V DC.
In der echten Welt gibt es keine Blackboxen. Beschreibe mal alles.
Auch das drumherum.
> Auf dieser ist ein Messwert zwischen 0 und 2 V aufaddiert
Woher kommt der, was für ein Sensor?
Einen geeigneten single-ended OPamp kann man doch auch an 25 bis 30V
betreiben oder? Dann skalier doch die 200-202V auf 20V runter, dann ist
der Offset 2V runterskaliert auf 200mV. Die kann man noch gut erfassen.
Brauchst eben eine 20V Referenz. Es gibt 10V-Referenzen 0,1% in chipform
zu kaufen. Sind auch Temperaturkompensiert. Wenn du jetzt einen
Chopper-Opamp verwendest, misst der zwar langsam, aber genau und du
wirst auch den Input-Offset des OP los.
mfg mf
Dein Suchwort heiss "Spannungslupe". Da ELV inzwischen meint, 20 Jahre
alte Artikel noch versilbern zu müssen, kann ich Dir leider keinen Link
anbieten. Die hatten da aber mal was dazu.
Am Ende wird es aber schon darauf hinauslaufen, die 200V erstmal 100:1
runterzuteilen, davon 2V* abzuziehen und dann wieder x 100 oder 200 zu
verstärken. Mit ausreichend offset- und driftarmen OPV sollte das kein
Problem sein.
Das ist auf jeden Fall einfacher als mit irgendwelchen
potentialverschobenen OPVs zu arbeiten.
*) Die Referenz dafür kannst Du über OPV gepuffert der ADC-Referenz des
AVR entnehmen. Oder wenns genauer werden soll, dem AVR eine externee
Referenz spendieren.
Bei der geforderten Genauigkeit scheiden OPV Lösungen aus, das hat der
OP auch schon selbst erkannt.
Alex schrieb:> Klar ist mir, dass eine Messung zwischen 0-202V in mV Schritten nichts> wird. Das wären mehr als 24Bit, und so eine Gute Referenzspannung findet> man ja nicht.
1mV/200V = 5ppm
Du musst also 202000 Bit auflösen?
Nimm:
1. einen 24-Bit ADC, der reicht für 18-Bit real, - teuer-
2. eine Referenzquelle mit 1-3ppm/°C, vorgealtert, - teuer -
3. einen Spannungsteiler mit 0,5ppm/°C matched pair, -sehr teuer-
4. ein professionelles Platinenlayout mit mehreren Versuchen ;-) -teuer-
5. div. Bauteile für Spannungsversorgung, allgemeines Hühnerfutter etc.
Macht einen Materialpreis von ca. 50,- Euronen.
Dann klappts auch mit dem Messen.
Alexander Schmidt schrieb:> Bei der geforderten Genauigkeit scheiden OPV Lösungen aus, das hat der> OP auch schon selbst erkannt.
"möglichst genau" geht auch mit nem Alu-Zollstock. Da ist möglichst
genau eben, ob man eine gewischt bekommt oder nicht...
Wenn man die Aussage 10 bit ADC nimmt, sind das 0.1% der 2V. Warum
sollte das mit OPV nicht gehen. Man sollte halt mal über L324 oder TL081
hinausdenken.
Freidenker schrieb:> Du musst also 202000 Bit auflösen?>> Nimm:>> 1. einen 24-Bit ADC, der reicht für 18-Bit real, - teuer-> 2. eine Referenzquelle mit 1-3ppm/°C, vorgealtert, - teuer -> 3. einen Spannungsteiler mit 0,5ppm/°C matched pair, -sehr teuer-> 4. ein professionelles Platinenlayout mit mehreren Versuchen ;-) -teuer-> 5. div. Bauteile für Spannungsversorgung, allgemeines Hühnerfutter etc.>> Macht einen Materialpreis von ca. 50,- Euronen.>> Dann klappts auch mit dem Messen.
Und was kosten die rauschfreien Widerstände?
> die bei 200V um weniger als 1mV abweicht. Das sind 0,5%
Du besuchst bitte nochmal die Grundschule, Fach Rechnen.
> Die konstanten 200V kann ich nirgendwo abgreifen.
Keine Arme keine Kekse.
Wenn wir wüssten, was diese 2V überhaupt aussagen, kann man vielleicht
auf ganz anderem Wege an das Problem herangehen. Wenn die Spannung zum
Beispiel von einem Temperaturfühler käme, dann wäre es ja einfacher ein
genaues Thermometer daneben zu hängen, als diese 202V so genau
aufzulösen. Nur als Beispiel.
Und: Wie genau verhalten sich diese 2V überhaupt zu der physikalischen
Größe, welche sie repräsentieren? Also welchen Fehler macht den diese
Messeinrichtung überhaupt?
Alex schrieb:> Ich habe eine Blackbox. Die liefert mir eine Spanung von 200V DC. Auf> dieser ist ein Messwert zwischen 0 und 2 V aufaddiert
Blackbox öffnen, um die enthaltenen 200 V und die 200 bis 202 V am
Ausgang als 0 bis 2 V für die Messung zu benutzen.
Schaltung könnte so aussehen. Hinweise zum Design (Tempdrift,
Thermospannungen) gibts im Datenblatt des LTC1151.
Fehlerrechnung musst Du machen, wenn Du weisst was Du genau willst.
Das Ausgangssignal hat einen Offset von 0.58V, der mit R7 eingestellt
werden kann. Vorteil, Du brauchst keinen RtoR-OPV und Du kannst auch
knapp unter 200V noch messen, gehst also bei 200V nicht in die negative
Sättigung.
Nachteil, die Schaltung ist relativ langsam, also im Hz-Bereich. Aber
das war ja nicht spezifiziert... ;-)
Die Vref 2.5V vom Deiner Referenz muss eventuell noch gepuffert werden.
Alex schrieb:> Ich habe eine Blackbox. Die liefert mir eine Spanung von 200V DC. Auf> dieser ist ein Messwert zwischen 0 und 2 V aufaddiert (Den Messwert kann> ich nicht manipulieren oder irgendwie auf 0V bringen und dann> vergleichend messen oder so.)
Es hört sich für mich aber so an, dass es sich um 200V DC-Spannung
handelt und auf diesen DC ein Signal aufmoduliert wurde.
Ist das korrekt!?
Danke, dass Ihr so intensiv Gedanken macht, ich bekomme fast schon ein
schlechtes Gewissen.
Asche auf mein Haupt, 1mV von 200V sind nicht 0,5% sondern 0,0005%. Also
noch viel schlimmer.
Nein, nicht auf"moduliert". Also die Spannung schwankt nicht um die 200V
mit einer festen Periodendauer oder so.
Ich habe einfach die Spannung anliegen und soll nun sagen, ob es 200V
oder 200,001V oder 200,002V ect. sind. Ich müsste also sehr genau messen
können. Das kann ich mir nicht basteln, da es keine so genaue einfache
Referenz gibt.
Mein Denkfehler liegt wohl darin, dass ich dachte:
Nagut, 1mV kann ich bei 2V Maximalwert und 10Bit ADC auflösen. Warum
sollte ich das nicht auch bei 200V können?
Die Antwort ist wohl: Na weil ich aufs Millivolt genau gar nicht weiß,
wo die 200V liegen.
Also 1mV wird echt haarig, 10mv wären schon eher drin. Das sind 50ppm,
da nimmst Du eine 2.5V Referenz von Linear mit 10ppm. Dazu Widerstände
0.1% Wert, 10ppm Drift. Das Ganze musst du kapseln und bei einigermaßen
konstanter Temp halten. Beim Aufbau Quellen für Thermospannungen
beachten.
Die genauen Werte der Widerstände sind nicht so wichtig, das kannst Du
kalibrieren. Die Temp-Drift der Widerstände ist auch nicht so schlimm,
weil die ratiometrisch eingesetzt sind, wichtig ist dass das Verhältnis
gleich bleibt, also alle gleiche Temp haben. Die Temp-Drift der Referenz
muss gering sein.
Das Entscheidende ist, dass Du das kalibrieren musst. Du musst also
einmal Deinen 200V-Punkt festlegen. Wo Du das hernimmst, hängt von
Deinen Gegebenheiten ab.
Aber: Welche Drift hat denn Deine Quelle? Was für eine Quelle soll denn
in ihrem Betriebsbereich 5ppm einhalten? Das würde mich viel mehr
interessieren, denn was bringt Dir eine hochgenaue Messung, wenn das
Eingangssignal schon unsicher ist. Also woher nimmt die Quelle ihre
200V-Referenz?
Alex schrieb:> Die Antwort ist wohl: Na weil ich aufs Millivolt genau gar nicht weiß,> wo die 200V liegen.
und dann ist da noch die frage wie genau die 200V, die die blackbox als
refernez nimmt, überhaupt sind! sind das nun 199,5V oder 200,5V... dann
stimmt ja wieder nichts.
> Schaltung könnte so aussehen.
"Schaltung könnte in der Theorie wo Refenzspannungsquellen auf 10
Nachkommatsellen exakt sind so aussehen" wolltest du sagen.
Freidenker schrieb:> Ernst schrieb:>> Und was kosten die rauschfreien Widerstände?>> 17,- € bei Farnell, glaube ich...
Rauschfreie Widerstände? Dafür gibts mindestens den Nobelpreis!
Gruss
Harald
Alex schrieb:> Hallo,>> ich will möglichst genau eine Spannung über den ADC messen, die im> Bereich von 200V - 202V liegt.
Nun, es gibt durchaus 7stellige Voltmeter, die Spannungen mit
einer Toleranz von einigen ppm messen können. Die sind aber
nicht ganz billig. Einen Selbstbau solcher Geräte halte ich
für fast ausgeschlossen.
Gruss
Harald
MaWin schrieb:> "Schaltung könnte in der Theorie wo Refenzspannungsquellen auf 10> Nachkommatsellen exakt sind so aussehen" wolltest du sagen.
Er will aber nicht auf 10, sondern auf 5.5 Stellen messen. Und da gibt
es durchaus brauchbare Referenzen.
Hast Du sonst noch konstruktive Vorschläge?
Timm Thaler schrieb:> Hast Du sonst noch konstruktive Vorschläge?
Konstruktive Vorschläge von MaWin sind ungefähr dreimal seltener als nen
Sechser im Lotto mit Zusatzzahl und Co. Die allgemeinen Ratschläge von
ihm sind aber nicht selten äußerst interessant wie ich bei bisherigem
Lesen hier im Forum feststellen konnte.
> Er will aber nicht auf 10, sondern auf 5.5 Stellen messen.> Und da gibt es durchaus brauchbare Referenzen.
Und zwar ?
Schon bei der täglichen Toleranz und Rauschen wird es knapp,
LTZ1000 und LM399 gehen nicht ohne Heizung und altern,
und beide sind nicht genau genug. Man braucht ein zusätzliches
externes Voltmeter mit dem man sie kalibrieren müsste, und das
gibt es nicht unter 100 Euro, eher ein Kiethley 2000 oder so.
Ein Teil, welches nach dem Auspacken und einbauen eine auf 5.5
Stellen genau Spannungsrefenz liefert, ist mir nicht bekannt.
Aber du weisst da sicher mehr, so laut wie du hier rumtönst.
> Hast Du sonst noch konstruktive Vorschläge?
Jede Menge, wie man an anderen Threads sieht in deinen ein
passender Schaltplan das Problem löst.
Nur dieses Problem hier von Alex ist nicht lösbar, daher
lautet hier der konstruktive Vorschlag: Vergiss es.
Von dir hingegen kommt Volksverblödung. Selbst die internen
200V seiner BlackBox werden nicht auf 5.5 Stellen genau sein.
@ Alex (Gast)
>Ich habe einfach die Spannung anliegen und soll nun sagen, ob es 200V>oder 200,001V oder 200,002V ect. sind. Ich müsste also sehr genau messen>können.
Wollen wir wetten, dass das nicht wirklich so genau sein muss?
Beschreibe die Funktion deiner Schaltung, dann reden wir weiter. Siehe
Netiquette.
>Nagut, 1mV kann ich bei 2V Maximalwert und 10Bit ADC auflösen. Warum>sollte ich das nicht auch bei 200V können?
Diese Annahme ist auch richtig. Nur vewechseltst du [[Auflösung und
Genauigkeit]].
MfG
Falk
