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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Messgenauigkeit des ADW erhöhen


Autor: SkySurfer (Gast)
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Hi,

ich möcht mit einem AVR Strom und Spannung messen um den Verbrauch in
Watt errechnen zu können.

Folgender Aufbau : mit einem Mega32:
ich messe die Spannung über einen Spannungsteiler ca 500:1  entkoppelt 
über 47µF Kondensator und das ganze um knapp 1 Volt nach oben 
verschoben.
Daraus ermittle ich Maximal- und Minimalwert und habe mit Max - Min * 
500 meine VPP soweit so gut dafür reicht der Messbereich des AVR ADC bei 
weitem aus.

Den Strom messe ich mit einem ACS712 für 30A dieser liefert mir in die 
eine Flussrichtung 2,5 - ca 4,5 Volt für die Werte 0 - 30A bei Verpolung 
2,5 - 0,5V.

Etwas Mathe verrät: ADC 10Bit heißt  0 - 1023 als Werte bei Messbereich 
von 5 Volt ergibt sich 0,00488 V bzw. pro Schritt. 4,5V - 2,5V heißt 2V 
Messbereich bzw. ca 409 Schritte auf die sich 30A verteilen. 30A / 409 = 
0,07A pro Schritt.

230 * 0,07A = 16,1Watt wäre die kleinst mögliche zu erkennende 
Leistungsdifferenz. Das ist mir etwas zu ungenau.

Idee 1:
da mir die Stromflussrichtung eigentlich egal ist, da eh keiner weiß wie 
rum man den Stecker in die Steckdose steckt hatte ich überlegt den 
Bereich 2,5 - 4,5V des ACS712 um den "Nullpunkt" bei 2,5V hinunter zu 
klappen.
Dadurch könnte den Messbereich von 0 - 2,5V beschränken und die 
Messauflösung zumindest verdoppeln und hätte eine genauigkeit von ca. 
8Watt
Noch nicht sehr genau aber schon besser.

Idee 2:
Auflösung erhöhen, da es meines wissens nach bei der Mega Serie nur 
10Bit gibt hieße das  externen ADW  oder auf die xmega serie mit 12bit 
gehen wobei ich mich mit der noch garnicht beschäftigt habe. Gibt es 
hier neben den anderen technischen Daten große Unterschiede in der 
Programmierung?
bei 12Bit wäre das schon die vierfache Genauigkeit mit ca. 4Watt 
Genauigkeit.

1+2 = ca 2Watt Genauigkeit

Gibt es vielleicht noch andere / einfachere Möglichkeiten?
Bzw. welche würdet ihr wählen?

Danke

Gruß Stefan

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Zum digitalen Aufblasen der Auflösung des ADCs auf bis zu 16 Bit hat 
Atmel die AVR121 Appnote verfasst: 
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Bist du sicher, das deine Rechnung stimmt?

Wenn dein ADC 5V als Ref hat und 10bit, so hat ein LSB eine Spannung von 
~5mV. Da du offenbar vorher einen 1:500-Teiler hast, ist dein LSB vor 
dem Teiler 2,5V.

=> Ist der 1:500 sinnvoll? Immerhin hättest du damit einen Messbereich 
bis 2500V.


Der Stromsensor hat 60A bei 5V. Wenn du hier dieselben Daten des ADC 
hast, dann hat ein Strom-LSB eine Auflösung von ~60mA.


Somit ist dein Leistungs-LSB etwa 2,5V mal 60mA = 150mW.

Autor: SkySurfer (Gast)
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Also ich dachte schon das es stimmt.. aber wenn du einen Fehler drin 
siehst
bin ich für Hinweise immer offen hab deshalb ja auch den Rechenweg 
hingeschrieben..

Das mit dem Teiler war nur zum Testen und um sicher gehen, dass es in 
einem Bereich unter 2,5V bleibt um für die Strommessung die höhere 
Auflösung
verwenden zu können. Kann aber noch angepasst werden.

Deine Rechnung mit dem Leistungs-LSB kann ich gerade nicht ganz 
nachvollziehen kannst du mir das vielleicht etwas genauer erläutern?

Autor: Bernd N (Gast)
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