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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verständnisproblem Auflösung Drucksensor


Autor: Meik Dittmann (meik)
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Guten Abend µC Gemeinde. Ich brauche mal einen Denkanstoss. Ich versuche 
gerade herauszufinden welche Auflösung ein Freescale Drucksensor hat. Es 
handelt sich um den MPXA6115A. Im Datenblatt steht bei Sensitivity 
45,9mV/kPa. Andererseits ist die Rede von Full Scale Span 4.500V; und 
das bei 100kPa Druckdifferenz. Macht dann 45,0mV/kPa. Wie kommt es zu 
den unterschiedlichen Werten?

Autor: Draco (Gast)
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Meik Dittmann schrieb:
> Wie kommt es zu
>
> den unterschiedlichen Werten?

Eventuell ist er nicht linear?! Hast mal nen Link zu dem Datenblatt?

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Du bewegst Dich in der analogen Welt. In dieser Welt besitzt ein 
Rechenschieber eine gigantische Auflösung. Die digitale Welt - auch 
virtuelle Realität genannt - gaukelt Dir dagegen eine beliebige, nicht 
gegebene Genuigkeit vor. 2% Abweichung (45,0 gegenüber 45,9) ist doch 
gigantisch gut - jedenfalls in der analogen Welt.

Bernhard

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Die 45mv/kPa nennt sich Empfindlichkeit, nicht Aufloesung. Aufloesung 
bekommt man wenn man da einen 24bit Wandler anklemmt. Da kriegt man dann 
eine Aufloesung von ... mPa/bit

Autor: Meik Dittmann (meik)
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Nebliger Pfad schrieb:
> Die 45mv/kPa nennt sich Empfindlichkeit, nicht Aufloesung. Aufloesung
> bekommt man wenn man da einen 24bit Wandler anklemmt. Da kriegt man dann
> eine Aufloesung von ... mPa/bit

Jaja, schon gut. War etwas unglücklich ausgedrückt.
Draco, der Sensor ist linear. Hier das Datenblatt: 
http://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sh...

Autor: Oliver Döring (odbs)
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Wetten, daß der Sensor nicht linear ist?

Autor: Huch (Gast)
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Meik Dittmann schrieb:
> War etwas unglücklich ausgedrückt.

Das war schlicht falsch und nicht unglücklich ausgedrückt.

Autor: Meik Dittmann (meik)
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Oliver Döring schrieb:
> Wetten, daß der Sensor nicht linear ist?

Das Diagramm auf Seite 5 sieht recht linear aus. Auch ist von "straight 
line relationship with pressure over the specified pressure range" die 
Rede.
@ Huch: Ist doch gut jetzt. Hast du auch was zum eigentlichen Thema 
beizutragen?

Meik

Autor: Huch (Gast)
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Meik Dittmann schrieb:
> Ist doch gut jetzt.

Ja. Jetzt ist gut.

Meik Dittmann schrieb:
> Hast du auch was zum eigentlichen Thema
> beizutragen?

Meik Dittmann schrieb:
> Das Diagramm auf Seite 5 sieht recht linear aus.

Falls Du Dich auf Figure 4. beziehst:  Ist es aber nicht. Der 
tatsächliche Verlauf kann irgendwo zwischen der Minimalen und Maximalen 
Grenze verlaufen. Daraus, das Min und Max linear aussehen (wenn man 
nicht genau hin guckt) ist nicht zu folgern, das der tatsächliche 
Zusammenhang linar ist. (Dann gibt es noch am Beginn und Ende der Kurve 
horizontale Bereiche die das ganze dann au jeden Fall nicht-linear 
machen).

Meik Dittmann schrieb:
> Auch ist von "straight
> line relationship with pressure over the specified pressure range" die
> Rede.

Leider hast Du das nicht korrekt zitiert, vermutlich auch nicht 
verstanden.
Das komplette Zitat ist: "Linearity: Output deviation from a straight 
line relationship with pressure over the specified pressure range."
Es handelt sich also um eine Erklärung was "Linearität" bedeutet, nicht 
um eine Aussage über die Linearität des konkreten Sensors.

Autor: Huch (Gast)
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Um Dir deutlicher zu machen, was ich meine sieh' Dir bitte das 
modifizierte Diagramm an. Die rote Linie soll den tatsächlichen Verlauf 
des Zusammenhangs zwischen Druck und Spannung zeigen.
Obwohl sie innerhalb der Spezifikation verläuft, ist sie nicht linear.

Autor: Meik Dittmann (meik)
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Der horizontale Bereich am Anfang und am Ende ist der 
Messbereichs-anfang/ -ende. Drunter und drüber kann der nicht messen. 
Wegen den Linien über und unter der Mittellinie: Die gibt es bei dem 
MPX4115 auch. Siehe 
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/3/07j1j...
Dort stimmen die Angaben bei Full span und Sensitivity aber überein. Das 
ist ja das, was mich so stutzig macht....
Meik

Autor: Huch (Gast)
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Meik Dittmann schrieb:
> Der horizontale Bereich am Anfang und am Ende ist der
> Messbereichs-anfang/ -ende.

Was ist denn bitte ein "Messbereichs-anfang/ -ende". Das ist eine 
bestimmte Zahl und kein Bereich. Was willst Du also mit dem Satz sagen?

Meik Dittmann schrieb:
> Das
> ist ja das, was mich so stutzig macht....

Weiss nicht was einen daran stutzig machen soll. Du kannst das eine 
Datenblatt natürlich mit beliebigen anderen und wenn es denn Mangel an 
Sensoren hat auch mit Datenblättern von Winterreifen vergleichen. Und?

Autor: Huch (Gast)
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Huch schrieb:
> Weiss nicht was einen daran stutzig machen soll. Du kannst das eine
> Datenblatt natürlich mit beliebigen anderen und wenn es denn Mangel an
> Sensoren hat auch mit Datenblättern von Winterreifen vergleichen. Und?

Ich probiere es nochmal nett, ok? Was genau macht Dich stutzig?

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Um Dir deutlicher zu machen, was ich meine sieh' Dir bitte das
>modifizierte Diagramm an. Die rote Linie soll den tatsächlichen Verlauf
>des Zusammenhangs zwischen Druck und Spannung zeigen.
>Obwohl sie innerhalb der Spezifikation verläuft, ist sie nicht linear.

Sind das jetzt deine Messwerte oder Phantasieprodukt.

MfG Spess

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> Sind das jetzt deine Messwerte oder Phantasieprodukt.

Da ich zeigen wollte wie eine Zusammenhang nicht-linear sein kann auch 
wenn die Grenzen des Verlauf von X-Y-Werten linear sind spielt das keine 
Rolle!

Autor: Meik Dittmann (meik)
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> Was ist denn bitte ein "Messbereichs-anfang/ -ende". Das ist eine
> bestimmte Zahl und kein Bereich. Was willst Du also mit dem Satz sagen?


Das ist der Bereich, in dem der Sensor Daten in Form von analoger 
Spannung ausgibt. Zwischen 15 und 115 kPa halt. Das ich Datenblätter 
vergleiche hat den Hintergrund, daß die beiden Sensoren den gleichen 
Messbereich, die gleiche Empfindlichkeit, sowie das gleiche Diagramm 
haben. Ferner habe ich mit dem MPX4115 schon ein Projekt gebaut und an 
dem MPXA6115 bin ich gerade dran. Das Vergleichen dieser beiden 
Datenblätter ist also m.E. gar nicht so abwegig.
Bezüglich den Min und Max Linien im Diagramm: So wie ich das verstanden 
habe, geben die den Verlauf bei minimalem und maximalem Offset-Wert an.
Voff min:0.135 Typ:0.204 Max:0.273
Diese Offset Werte sind wohl von Sensor zu Sensor verschieden.

Autor: Huch (Gast)
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Meik Dittmann schrieb:
> Das ist der Bereich

Das ist eben der "Messbereich". Es nennt sich nicht 
"Messbereichs-anfang/ -ende".
Dann ist "Der horizontale Bereich am Anfang und am Ende" ein Teilbereich 
des Messbereiches und nicht identisch mit dem Messbereich.

Du wolltest mir also mitteilen das man ausserhalb des Messbereiches 
nicht messen kann, verstehe ich das richtig?

> Das ich Datenblätter
> vergleiche

> Das Vergleichen dieser beiden
> Datenblätter ist also m.E. gar nicht so abwegig.

Schon recht. Ich wollte damit sagen, das Du beim Vergleichen von 
Datenblättern eben einfach mal auf Unterschiede stossen wirst. Daran ist 
für mich nichts verwunderlich.
Deswegen frage ich, was Dich stutzig macht.

> Bezüglich den Min und Max Linien im Diagramm: So wie ich das verstanden
> habe, geben die den Verlauf bei minimalem und maximalem Offset-Wert an.

Aber aufgrund welcher Information nimmst Du an, das das Diagramm den 
Verlauf bei minimalem und maximalem Offset-Wert zeigt?
Das ist nirgendwo zu entnehmen.
Der Offset ist gegeben unter der Bedingung das der minimale Druck 
anliegt. Der Offset selbst hat einen minimalen, typischen und maximalen 
Wert. Es ist aber nirgendwo gesagt der der Offset bei einem Exemplar 
über den Druckbereich konstant ist.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Der Offset selbst hat einen minimalen, typischen und maximalen
>Wert. Es ist aber nirgendwo gesagt der der Offset bei einem Exemplar
>über den Druckbereich konstant ist.

Doch. Ein Offset ist ein konstanter Wert. Was nach Abzug des Offsets 
übrig bleibt sind Nichtlinearitäten.

MfG Spess

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> Doch. Ein Offset ist ein konstanter Wert. Was nach Abzug des Offsets
> übrig bleibt sind Nichtlinearitäten.

Quatsch. Oder zumindest eine zu verallgemeinernde Aussage.

Und zwar in dreierlei Hinsicht.

1. In dem Zusammenhang hier, ist der fragliche Offset einer der lt. 
Datenblatt durch die Fussnote "Offset (Voff) is defined as the output 
voltage at the minimum rated pressure." eingeschränkt ist. Du willst 
doch nicht erzählen das die das ohne Not so einschränken, wenn der 
Offset über den Messbereich konstant ist.

2. Punkt 1. zeigt, das der Begriff und die Angabe eines "Offset" ein 
Definitionsfrage sind. Man könnte den Offset von Punkt 1. nach Messung 
eine konkreten Sensors so definieren wie Du es forderst (mal abgesehen 
von Punkt 3, der noch folgt). In dem Datenblatt aber ist das nicht der 
Fall. Da wird der Offset für einen bestimmten Druck angegeben. Warum 
nicht? Nun, vermutlich, weil wenn man Deiner Definition folgt einen 
andere Empfindlichkeit und eine andere Genauigkeit erhielte. Welche das 
sind, frage dann mal die Marketing-Abteilung von Freescale.

3. Wenn man Deiner Definition folgt, bleiben nicht die 
Nicht-Linearitäten sondern die Nicht-Lineariten plus dem Zusammenhang 
zwischen Druck und Spannung übrig. Der Offset wäre ja dann ein Wert der 
von allen Ausgangswerten abgezogen wird.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Kleiner Auszug aus Wikipedia

'Offset (englisch Versatz, Abstand) bezeichnet
'in der Physik einen konstanten additiven oder subtraktiven 
systematischen Fehler oder Abweichung einer Zustandsgröße oder eines 
Messwertes.

MfG Spess

Autor: Huch (Gast)
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Kennst Du auch Wikipedia? Super:

"Drache (Mythologie), echsenartiges, geflügeltes Fabelwesen aus vielen 
Mythologien"

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> 'Offset (englisch Versatz, Abstand) bezeichnet
> 'in der Physik einen konstanten additiven oder subtraktiven
> systematischen Fehler oder Abweichung einer Zustandsgröße oder eines
> Messwertes.

Mal wieder ein Beispiel für Wikipedia-Quatsch.
Der Satz will zwei Dinge miteinander vergleichen, lässt aber das zweite 
Objekt zum Vergleich aus.

Da kann man Wikipedia selbst zitieren:

"Die Durchführung eines Vergleichs setzt folgende vier Elemente voraus: 
Erstens müssen mindestens zwei Objekte gegeben sein, denn andernfalls 
ist das Erkennen eines Verhältnisses („Verhältnis“ meint hier eine 
zweistellige Relation) nicht möglich."

Wenn man von dem Vergleichenden mal absieht, so ist hier zwar der 
"Messwert" als ein Objekt genannt, aber das wovon Offset eine Abweichung 
ist, nicht.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Wenn du schon das Datenblatt zitierst, solltest du auch diesen Satz 
nicht unterschlagen:

8. Offset Stability is the product’s output deviation when subjected to 
1000 cycles of Pulsed Pressure, Temperature Cycling with Bias Test.

MfG Spess

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> Hi
>
> Wenn du schon das Datenblatt zitierst, solltest du auch diesen Satz
> nicht unterschlagen:
>
> 8. Offset Stability is the product’s output deviation when subjected to
> 1000 cycles of Pulsed Pressure, Temperature Cycling with Bias Test.
>
> MfG Spess

Quatsch.

Durch welche Handlung oder Unterlassung habe ich Dir diesen Satz 
unterschlagen? Er ist Dir ja frei zugänglich.

Abgesehen davon betrifft der Begriff "Unterschlagung" die rechtswidrige 
Aneignung einer fremden, beweglichen Sache.

Und in welcher Hinsicht ist dieser Satz nun in Bezug auf eine der 
angesprochenen Fragen relevant?

Aber ehrlich gesagt habe ich in ungefähr drei Jahren von Dir nicht den 
Eindruck gewonnen, das es sich lohnen könnte Dir was zu erklären. Ich 
werde also auf Beiträge von Dir nicht mehr eingehen.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Und in welcher Hinsicht ist dieser Satz nun in Bezug auf eine der
angesprochenen Fragen relevant?

In einfachen Worten, für dich: Freescale betrachtet den Offset als 
Konstante.

>Aber ehrlich gesagt habe ich in ungefähr drei Jahren von Dir nicht den
>Eindruck gewonnen, das es sich lohnen könnte Dir was zu erklären.

Erklären kann man mir schon etwas. Nur um mich zu überzeugen, sollte es 
schon etwas stichhaltiger sein

> Ich werde also auf Beiträge von Dir nicht mehr eingehen.

Kein Kommentar.

MfG Spess

Autor: Andreas N. (maikohar)
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Zum Thema

Der Unterschied von 90mV bei beiden Sensoren ergibt sich aus der 
Versorgungsspannung.
Der erste Sensor wird mit 5,0V betrieben, der 2. mit 5,1V.
Die etwas höhere Versorgungsspannung bewirkt in der Brücke auch einen 
minimal höheren Hub. Die Differenz von min zu max bei 5V wird bei beiden 
Sensoren ähnlich/gleich sein. Hoffe das klärt Dein Verständnisproblem 
etwas.

MfG

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Hoffe das klärt Dein Verständnisproblem etwas.

Wessen Verständnisproblem?

MfG Spess

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> Wessen Verständnisproblem?

DEIN Verständnisproblem wird durch folgenden Rat gelöst:
HALT DIE KLAPPE DU VOLLTROTTEL!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Huch schrieb:
> spess53 schrieb:
>> Wessen Verständnisproblem?
>
> DEIN Verständnisproblem wird durch folgenden Rat gelöst:
> HALT DIE KLAPPE DU VOLLTROTTEL!

Solange du dran glaubst wird alles gut!

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>HALT DIE KLAPPE DU VOLLTROTTEL!

Von dir nehme ich das als Kompliment.

MfG Spess

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> Von dir nehme ich das als Kompliment.

Das dachte ich mir. Noch ein Verständnisproblem.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Ich werde also auf Beiträge von Dir nicht mehr eingehen.

Rückrat ist etwas anderes. Aber mach dir nicht draus. Diese Reaktionen 
kenne ich von Leuten, denen die Argumente aus gehen.

MfG Spess

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> Rückrat ist etwas anderes.

"Rückrat"? Sowas will ich garnicht. Keine Ahnung was das sein soll.

> Diese Reaktionen
> kenne ich von Leuten, denen die Argumente aus gehen.

Den Leuten von denen Du das kennst sind nicht die Argumente ausgegangen. 
Die lieferst Du bei jedem Beitrag. Die waren einfach nur verzweifelt.

Autor: Andreas N. (maikohar)
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Ich meinte eigentlich Meik Dittmann, den TE. Aber ich bezweifle, dass er 
hier wieder reinschaut. Schade, ich wollte nur helfen.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Die waren einfach nur verzweifelt.

Nö, eigentlich bin ich sehr entspannt. Aber kannst du mir mal erklären, 
wie man z.B. eine Offsetspannungskompensation bei einem OV macht. Oder 
erkläre mir mal die Definition von Offset bei ADCs von AVRs.

MfG Spess

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> Nö, eigentlich bin ich sehr entspannt.

Und wieder daneben! Es ging um die Verzweiflung der Leute die mit Dir zu 
tun haben!

> Aber kannst du mir mal erklären,
> wie man z.B. eine Offsetspannungskompensation bei einem OV macht. Oder
> erkläre mir mal die Definition von Offset bei ADCs von AVRs.

Ja. Ach, das weisst Du auch nicht?

OK. Spass beiseite.

Spätestens jetzt sollte klar sein wes Geistes Kind Du bist.

Gestatten:
Ich bin ein ekelhafter Besserwisser und Erbsenzähler. Ich verzähle mich 
nur nicht ganz so oft wie Du, mein Kleiner.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Ja. Ach, das weisst Du auch nicht?

Netter Versuch. Aber versuch du es mal zu erklären. Nicht für mich.

Aber deine Verbalinjurien und das ganze herumgeeiere sprechen für sich.

Mfg Spess

Autor: Huch (Gast)
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spess53 schrieb:
> Aber deine Verbalinjurien und das ganze herumgeeiere sprechen für sich.

Jaja.

Autor: Draco (Gast)
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Um es mal auf den Punkt zu bringen:

Laut Datenblatt: ±1.5 Abweichung - das wird eventuell sogar schon mit 
eingerechnet.

Autor: Meik Dittmann (meik)
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Andreas N. schrieb:
> Zum Thema
>
> Der Unterschied von 90mV bei beiden Sensoren ergibt sich aus der
> Versorgungsspannung.
> Der erste Sensor wird mit 5,0V betrieben, der 2. mit 5,1V.
> Die etwas höhere Versorgungsspannung bewirkt in der Brücke auch einen
> minimal höheren Hub. Die Differenz von min zu max bei 5V wird bei beiden
> Sensoren ähnlich/gleich sein. Hoffe das klärt Dein Verständnisproblem
> etwas.
>
> MfG

Hallo Andreas. Doch, ich lese noch mit. Nur hatte ich gesten Abend noch 
fam. Pflichten neben meinem Hobby und arbeiten muß ich zwischendurch 
auch noch :-) Vergraulen funktioniert so leicht nicht.
Nein, das klärt sich nicht wirklich weil: Ich habe bei beiden die Angabe 
45,9mV/kPa. Beim 4115 habe ich die Angabe 4,59 Volt pro 100kPa (Full 
Scale Span) und beim 6115 die Angabe 4,5 Volt pro 100kPa. Das Problem 
ist jetzt, daß ich nicht weiss mit welchem Wert ich den Druck aus dem 
6115 berechnen soll. 45,9 oder 45,0 mV/kPa?

Autor: Huch (Gast)
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Meik Dittmann schrieb:
> Beim 4115 habe ich die Angabe 4,59 Volt pro 100kPa (Full
> Scale Span) und beim 6115 die Angabe 4,5 Volt pro 100kPa. Das Problem
> ist jetzt, daß ich nicht weiss mit welchem Wert ich den Druck aus dem
> 6115 berechnen soll. 45,9 oder 45,0 mV/kPa?

Was ist denn nun dabei das Problem? Das haben wir doch schon 
beantwortet. Zwei Datenblätter von zwei unterschiedlichen Typen 
beinhalten eben unterschiedliche Daten.

Wenn Du denn 6115 hast, rechnest Du mit den Daten aus dem Datenblatt für 
den 6115. Wenn Du denn 4115 hast, mit den Daten aus dem Datenblatt des 
4114.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Das hängt von der Versorgungsspannung ab. (Ratiometrischer Ausgang)

Autor: Meik Dittmann (meik)
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Nehmen wir mal eine Versorgungsspannung von 5 Volt an. Der angegebene 
Wert von 45,9mV / kPa macht dann über den Messbereich von 100kPa 4,59V 
aus, was im Übrigen bereits über dem max. Full Scale Span Wert liegt. 
Bei einem typ. Offset von 0,2V macht das 4,79V bei 115 kPa. Das liegt 
aber bereits über dem max Output von 4,768V. Es gibt aber auch Sensoren 
die bei 15kPa bereits 0.268V ausgeben. Hier wären es dann bei 115kPa 
bereits 4,858V.

Das einzige, was mir hier logisch erscheint, ist daß der angegebene 
Sensitivity-Wert ein Durchschnittswert ist.

Autor: Andreas N. (maikohar)
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Meik, ich würde mich an Deiner Stelle für 45,0mV/kPa entscheiden.

Der Unterschied zwischen 45,9 und 45,0 liegt bei 2% (auf 45 bezogen). 
Der Unterschied zwischen 5V und 5,1V Versorgungsspannung liegt ebenfalls 
bei 2%.
Da das ein piezoresistiver Brückensensor ist, wie Simon K. richtig 
bemerkte, der Ausgang der Brücke eine Funktion der Versorgungsspannung. 
Die von Dir berechneten Werte im letzten Post liegen übrigens sehr gut 
im Bereich des 4115. Die Sensivity scheint bei beiden Sensoren gleich 
sein, wenn man sie als mV pro kPa pro Vs darstellt(wäre auch ne 
Geldverschwendung unterschiedliche Masken/Technologien in der 
Herstellung zu verwenden) => 45,0 mV/kPa bei 5,0V Vs. Auch Deine 
Berechnungen stützen das ebenfalls.

Beweis der Annahme: Zusätzlich ist auf Seite 5 auch die Transfer 
Function angegeben (übrigens ist es die gleiche für 4115), die bei 
Sensivity für Vs=5,0V ebenfalls 45mV angibt.
Unabhängig davon können natürlich individuelle Streuungen auftreten, die 
aber immer da sind. Ich halte den Vergleich zweier Sensoren, mit 
identischer Übertragungsfunktion, also für gerechtfertigt, egal was hier 
gesagt wurde.

Nimm 45,0mV/kPa wenn Du den Sensor mit 5,0V betreibst.

Autor: Meik Dittmann (meik)
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Das die Ausgangsspannung abhängig von der Versorgungsspannung ist, war 
mir schon klar. Wo ich aber garnicht mehr dran gedacht hatte, war die 
angegebene Transfer Function. Die rechnet auf jeden Fall mit 45mV. Also 
wede ich das auch tun.
Dem zu folge scheinen die 45,9mV/kPa die Empfindlichkeit des 
Sensorelemetes an sich zu sein; ohne die nachgeschaltete "Gain Stage". 
Dann macht das Ganze auch Sinn. Super, dann wäre das ja geklärt. Danke 
an die Schreiber der konstruktiven Beiträge.
Meik

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