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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Signal abschwächen und dann in einen DAC


Autor: Martin (Gast)
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Hallo Leute!

Wenn man ein Signal von 0V-10V hat und man möchte es in einen
ADC hineinschicken, wie kann ich das Signal abschwächen, sodass
der ADC mit seinen maximal 3,3V nicht überfordert wird?

Es gibt natürlich die Möglichkeit des Spannungsteilers, aber
die erscheint mir nicht professionell genug.

Dann habe ich auch schon an einen OPV also Nicht-Invertierender-
Verstärker gedacht, nur dieser kann nicht kleiner als 1
verstärken.

Dann würde noch ein Invertierender-Verstärker in Frage kommen,
doch dieser liefert mir eine negative Ausgangsspannung, die
man natürlich durch einen weiteren invertierende Verstärker
wieder ins positive wenden kann.
Aber dann benötigt man dann auch noch eine negative
Versorgung, was ich auch vermeiden möchte.

Gibt es noch Alternativen an die ich nicht gedacht habe?
Wie wird das in der Praxis gehandhabt?

Danke für die Antworten.


Tschüss

Martin

Autor: Jens (Gast)
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Wozu gibt es dann genaue Messwiderstaende, die genau das machen

schai mal in gute messgeraete rein

die arbeiten auch mit spannungsteilern

Als schutz kannst du dann noch eine 3V8 Zehenrdiode paralel schalten

Gruss Jens

Autor: Martin (Gast)
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Aber bei einem Spannungsteiler verändert sich die Spannung bei
Belastung.
Wie viel Strom zieht so ein ADC im Schnitt?

Gruß Martin

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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Siehe Datenblatt Eingangswiderstand. Gute Technik ist, das Signal
hochohmig auf den Bereich runterzuteilen, den du brauchst. Danach einen
OPV als Impedanzwandler. Aber dazu brauchst du eine symmetrische
Stromversorgung für den OPV, sonst ist der Bereich um 0V unpräzise.

MW

Autor: Martin (Gast)
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Man könnte einen Spannungsteiler mit Präzisionswiderständen aufbauen und
dahinter einen OPV z.B. den AD820 als Spannungsfolger.
Der AD820 ist ein Rail to Rail und müsste daher auch im Bereich von 0V
präziser sein oder sehe ich das falsch?
Was genau ist mit symetrischer Stromversorgung gemeint?

Die Widerstände für den Spannungsteiler würde ich im Bereich von 50K
ansiedeln. Dadurch wird das kommente Signal fast nicht belastet.

Was haltet ihr davon? Der ADC hat eine Auflösung von 10-Bit.

Gruß Martin

Autor: reiner (Gast)
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Um das Messquelle nicht zu belasten häng doch einfach noch einen OPAMP
als Spannungsfolger/Impedanzwandler vor den Spannungsteiler. Diesen
kannst du dann auch mit kleineren Widerständen realisieren und damit
den Einfluss des zweiten Spannungsfolgers auf die Signalverfälschung
minimieren. Bei 50k und ungefähr 1M Eingangswiderstand des OPAMP
hättest du in der Parallelschaltung schon ne Widerstandsänderung auf ca
47,62k und damit bei 10-bit große Ungenauigkeiten. Also Spannungsteiler
klein dimensionieren.

Sonst sollte die Schaltung bei 10-bit aber zufriedenstellend
funktionieren.

Autor: dicky (Gast)
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das mit dem spannungsteiler ist mit guten widerständen ja recht gut
hinzukriegen, bei hochauflösenden adc stimmt dann doch wieder hinten
ein bit (mindestens eines) nicht erfahrungsgemäss, dazu kommen
toleranzen an allen ecken und enden. sodass man wertvolle bits
verschenkt. wenn man nun den spannungsteiler mit einem trimmer mcht,
kann man prima auf ein bit genau alles "eintrimmen". leider kippt
dadurch ein wenig die spannungsteilung selbst, d.h. bei einer einzigen
spannung stimmt alles supergenau, aber eben nur an diesem punkt. daher
favorisiere ich folgende lösung, die einen opv einspart: mit einem
trimmer an einem 2. ad eingang stelle ich eine "trimmspannung" bei
etwa 1/2 messbereich ein. ein 10 bit ad liefert dann also ca 512. den
werte mittele ich etwas und teile durch 10, damit der wert nicht
wackelt, macht also 51 stabil. davon ziehe ich 51 ab, und komme auf -51
bis + 51 als extremwerte. diesen trimmwert zähle ich dann zum anderen
ad-wert hinzu, dessen eingang an einem festen spannungsteiler mit der
zu messenden spannung hängt.

nachteil: schon wieder ein (spindel-)-trimmer mehr ! 2. ad eingang ist
futsch. temperatureffekte von trimmern auch beachten !

Autor: Martin (Gast)
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Danke für eure Hilfe!

Ich werde mir all das duch den Kopf gehen lassen.

Gruß Martin

Autor: AxelR. (Gast)
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Hallo zusammen,
kommt doch nun drauf an, was man messen will und mit welcher
Genauigkeit.
Ich tät 33K in Reihe schalten und 11K gegen Masse parallel zum
AD-Wandlereingang. macht ziemlich genau 1 zu 4... oder 150K und 10K,
macht dann 1 zu 16. zweimal 100K nehm ich, um die LipoSpannung vom Akku
zu messen (3-4,2V), den 1 zu 16 Teiler für die Bordspannung (12 bis 24
Volt)
man kanns aber auch übetreiben, alles ne Frage der
Verhältnissmäßigkeit.
Es gehört ja schliesslich noch mehr dazu, als nur genaue Widerstände,
jedes der 10Bit zu erfassen. Wenn hier der Erfahrungsschatz noch nicht
allzu groß ist, sollte man seine Erwartungen eh' nich so hoch
schrauben. Meist reicht bei Spannungsmessungen zu deren Darstellung
eine Stelle hinterm Komma aus.

Wie gesagt, kommt drauf an, was man machen will/muss.

Viele Grüße
AxelR.

Autor: dicky (Gast)
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an axelr: ja 0,1 v genauigkeit bis 24 v ist schon ein gutes ergebnis,
denke aber das 0,05 v auch noch im bastelbereich gerade eben so zu
erreichen sind. was meinst du mit bordspannung ? kfz ? wassersport ?
gruss

Autor: AxelR. (Gast)
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bordspannung -> KFZ meinte ich

Autor: Thomas Winkel (Gast)
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Hallo,
das mit dem Spannungsteiler ist OK und auch professionell, aber die
Widerstande auf keinen Fall zu groß wählen, weil sonst jede Menge
Rauschen ins System kommt. Also lieber was kleiner und dafür nen OP als
Impedanzwandler vor den Spannungsteiler. Dann wird die Quelle nicht
belastet und der hochohmige Eingang des ADCs hat keinen Einfluss mehr
auf den Spannungsteiler. Du kannst den Spannungteiler ruhig so
dimensionieren, dass einige mA fließen. Als Opamp kann ich z.B. den
LT1490 empfehlen, der ist sehr präzise und kann Rail to Rail, du
brauchst dann also keine negative Versorgungsspannung. Außerdem ist er
Pinnkompatibel zum lm324.
Grundsätzlich: hochohmige Widerstände -> großes Spannungsrauschen
Gruß,Thomas

Autor: AxelR. (Gast)
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Wir fragen den Martin mal, was er eigentlich vor hat...
Klingt nach Dimmerpack oderso, wegens den 0 - 10V.
Gruß erneut
AxelR.

Autor: Martin (Gast)
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Wir haben mal einen Farbsensor gehabt, der alle drei Farben
beherrschte. Für jede Farbe hatte man einen Ausgangspin
im Bereich von 0V bis 10V.
Ich hatte das Ganze mit Spannungsteilern und einem nachgeschalteten
OPV gelöst.
Das Ganze passte von der Genauigkeit ganz gut. Aber ich
dachte mir für zukünftige Projekte, könnte man das Ganze etwas
professioneller machen.
Aber ich sehe schon, auch die Profis kochen nur mit Wasser.

Ich habe es aber nicht so gemacht wie es Thomas vorgeschlagen hat,
sondern ich habe erst nach dem Spannungsteiler den OPV geschaltet.
Den OPV aber vor dem Spannungsteiler zu schalten, hört sich viel
vernünftiger an. Danke Thomas.

Tschüss Martin

Autor: dicky (Gast)
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hallo thomas winkel: rauschen kriegst du als nicht-systematischen fehler
mit der bildung des arithmetischen mittelwerts gut in den griff, wenn es
nicht darauf ankommen muss hohe abtastfrequenzen zu erreichen. bei der
messung einer batteriespannung oder eines ntc hindert dich niemand den
mittelwert aus 1000 messungen zu machen, oder in größeren zeitlichen
abständen einige messungen zu machen und einen gleitenden mittelwert zu
bilden. rauschen an sich hat mit dem eingangswiderstand nichts zu tun.
bei hohen eingangswiderständen kann (muss nicht) es sein daß du mehr
störungen dir "einfängst". ein nachgeschalteter verstärker (auch opv)
wird das signal-rauschverhältnis immer verschlechtern, es sei denn du
plazierst ihn direkt am sensor und hast eine lange (stör"intensive")
übertragungsleitung, dann brigt er was. und natürlich wenn du deinen
messbereich aufspreizen willst, aber das ist eine andere diskussion..

Autor: Thomas Winkel (Gast)
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hallo dicky,
ich rede hier vom sog. "Widerstandsrauschen" und das ist direkt
abhängig von der größe des Widerstandes und der Temperatur. Vom
Eingangswiderstand hab ich gar nicht gesprochen, der ist natürlich
wegen dem Vorgeschaltetem Opamp sehr groß, und das ist auch gut so!
Bei langen Übertragungswegen würd ich eine Vierleitermessschaltung mit
Instrumentenverstärker nehmen oder halt direkt am Sensor
digitalisieren.
Gruß, Thomas

Autor: dicky (Gast)
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hallo thomas: ja die rausch-spannung wird mit größerer werdendem r
grösser und hängt natürlich von der temperatur ab. konsequenz: ein sehr
kleiner widerstand würde weniger rauschen. dem ist aber nicht so, der
entsprechende rauschstrom ist nämlich grösser. entscheidend ist die
rauschleistung (produkt aus rauschspannung und rauschstrom). um die
rauschleistung niedrig zu halten müsste man rauschende signalquellen
kühlen und schmale bandbreiten benutzen (tiefpassfilter
beispielsweise). jeder verstärker verschlechtert das signal zu rausch
verhältnis, so wie es leitungswiderstände vom sensor zum auswertenden
messgerät auch tun. um höchste empfindlichkeit (geringstes rauschen im
verhältnis zum gewünschten signal) müssen quellimpedanz und
messgerät-eingangsimpedanz übereinstimmen. symmetrische
signalübertragung ist störunanfälliger als die asymmetrische
übertragung, aber das ist ein anderes thema.

Autor: Thomas Winkel (Gast)
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Rauschspannung, Rauschstrom, mir scheint du redest hier von Kenndaten
eines Operationsverstärkers, davon hab ich hier nach gar nichts
geschrieben. Darüber mach ich mir auch erst Gedanken wenn es gilt sehr
kleine Spannungen zu verstärken, das ist ja hier nicht der Fall. Mir
geht es lediglich um den Spannungsteiler. Und den kann man ruhig schön
klein wählen, da er ja aus einer niederohmigen Quelle gespeist wird.
Auf den Impedanzwandler willst du ja wol nicht wirklich verzichten
wollen?
Leitungswiderstände sind bei der Vierleitertechnik (die ich oben schon
erwähnt hab) irrelevant, weil hier hochohmig, also Stromlos gemessen
wird.

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