Hallöchen, nachdem ich schon einige "analoge" Spitzenpegelmessgeräte mit LM3915 und LM3916 gebaut habe bin ich nun am Pläne schmieden, wie man das ganze digital mit einem Mikrocontroller lösen könnte, damit es etwas günstiger, kompakter und vorallem auch programmierbar wird. Ich möchte 50 - 60 Leds pro Kanal ansteuern, wobei die Auflösung im Bereich 0dB bei ~0,6dB liegen soll und gegen unterem Ende des Messbereichs dann gröber wird. Es sollen Pegel von etwa +6dB bis -40dB angezeigt werden. Meine Frage ist nun, ob der standart 10Bit ADC so einen Dynamikumfang überhaupt zuverlässig abdecken kann? Das Eingangssignal würde ich natürlich extern Spitzenwertgleichrichten und verstärken, sodass bei maximalem Pegel 5V am ADC anliegen würden. Wenn die untersten Led's pro Schritt 2dB anzeigen, sollte es ja theoretisch von der ADC Auflösung geraaaade so langen. Aber wie sieht es denn praktisch aus? (Offsetfehler usw.) Danke und Gruß, Thomas Achja, ich beschäftige mich noch nicht so lange mit Mikrocontrollern und hoffe mal, meine Frage ist nicht allzu doof :)
Aeh. Ja. Der dynamische Bereich ist 1024:1, macht 20*log(1024)= 60dB.
Jedes ADC Bit bringt dir 6dB Dynamik. Also bei 10Bit hast du rund 60dB. Wenn du das ganze sauber aufbaust sollte das auch nutzbar sein.
Danke erstmal für eure Antworten! Aber ich fürchte versteh das nicht so ganz. Sorry Leute, falls ich jetzt nen fetten Denkfehler habe, aber, dass der ADC insgesamt 60dB Dynamik schafft ist mir ja schon klar,(meine Frage war vielleicht etwas blöd gestellt) nur die Einteilung des Messbereichs ist ja linear in 2^10 gleiche Schritte oder? Also bei 5V AREF / 1024 Schritte = 4,9mV pro Schritt. Jetzt soll meine Skala ja aber logarithmisch sein. Die unterste Led beginnt also bei 5V - 46db = 25mV zu leuchten. Wenn im unteren Bereich 2dB pro Led angezeigt werden sollen liegt die Schwelle für die nächste Led also bei 31,5mV was ja gerade so einem "ADC-Schritt" entsprechen würde.
Hallo Thomas Pegel Digits dB/Digit ----------------------- + 6dB 1023 0,0085 0dB 512 0,017 - 6dB 256 0,034 -12dB 128 0,068 -18dB 64 0,135 -24dB 32 0,27 -30dB 16 0,53 -36dB 8 1,0 -42dB 4 1,9 -48dB 2 3,5 -54dB 1 6,0 Ich hab versucht, das Ganze übersichtlich darzustellen. Wie Du siehst, sind die Auflösungen bis -42dB denkbar. Da der Fehler aber ~2 Digits beträgt, kann man sich auf die untersten 2 LEDs nicht mehr verlassen. Ich geh davon aus, daß das schon auch ein wenig Show sein soll. Dann wäre das nämlich egal, denn gut aussehen wird das trotzdem. Wie kalibrierst Du? Signalgenerator, 1kHz, mit dem Oszi auf eine definierte Amplitude einstellen und dann mit einem Poti auf den Sollwert drehen? Es gibt noch eine Möglichkeit, den Dynamikbereich zu erweitern. Man kann einem zweiten ADC-Eingang ein nochmals ein um Faktor 8/10 oder 16 fach verstärktes Signal zuführen. Sobald der feine Bereich keinen Overflow meldet, kann man bei kleineren Signalen nochmals auf die volle Auflösung zurückgreifen. Das entspräche in etwa einem manuellen PGA (programable gain amplifier). Dann benötigst Du aber einen Spitzenwertgleichrichter, der bis <= 50 µVolt funktioniert und einen Dynamikumfang von > 10000 verarbeiten kann. Falls der Gleichrichter genau das macht, wozu er geschaffen wurde, macht er das dann halt auch auch mit Rauschen und jeder dahergelaufenen Störung. Gruß, Bernd
einige AtMegas haben noch einen Programmable Gain Amplifier vor dem ADC, somit kannst du bei kleinen Spannungen die Verstärkung erhöhen, und somit bei kleinen Spannungen die Auflösung erhöhen (20dB und 46dB bei AtMega32)
Ich schon wieder >Jetzt soll meine Skala ja aber logarithmisch sein Du erstellst entweder eine Tabelle mit 50 Elementen. In jedem Eintrag der Tabelle steht die Schwelle in Digits für die entsprechende LED. Oder Du benötigst eine mathematische Funktion (Parabel?), welche Dir die Anzahl der leuchtenden LEDs berechnet. Die Funktion kannst Du zuvor in Excel ausprobieren. Eventuell findet dann Excel schon eine entsprechende Kurve in der Form: y = a0 + a1*x + a2*x^2 + a3*x^3 ... Einen richtigen Logarithmus würde ich nicht verwenden, denn dieser benötigt viel Speicher und Rechenleistung. Bernd
Eine andere Möglichkeit wäre, einen Analogrechner zu verwenden. Für den Logarithmus wäre das also einfach ein OP mit einem Transistor in der Gegenkopplung. Dann reichen die 10-Bit des ADC locker für den Dynamikbereich aus. Gruß Michael
Angehängte Dateien:
-
Led-Board.png
7,3 KB
Sorry, dass ich mich erst jetzt zurück melden kann. Vielen Dank jedenfalls für die Ansätze (Analogrechner) und Tipps! Nachdem ich mir jetzt mal noch ein paar Gedanken gemacht habe, habe ich beschlossen das Ganze erstmal nur mit 2x40 Leds von +6dB bis -30dB zu bauen. Immerhin habe ich mit dem ADC noch nie was gemacht und das wird Softwaremäßig dann schon schwer genug für mich werden. B e r n d W. schrieb: > Du erstellst entweder eine Tabelle mit 50 Elementen. In jedem Eintrag > der Tabelle steht die Schwelle in Digits für die entsprechende LED. Das mit der Tabelle hatte ich mir auch schon überlegt. Sollte sich ja auch in Assembler (denn mit C hab ich bis jetzt noch gar nichts am Hut) relativ einfach machen lassen, indem man das Z-Register verwendet. Oder? Muss mir die Tage dann mal noch detailierte Gedanken über das Programm machen. Die Ansteuerung/Multiplexen der Leds dachte ich mir wie im angehängten Schaltplan. Ist das denn OK so (kann ich das mit der Kollektorschaltung überhaupt so machen?) oder wie könnte man das effektiver lösen? Auch in bezug auf die Software. Das hat jetzt zwar nicht mehr viel mit dem ursprünglichen Thema zu tun, aber ich hoffe trotzdem noch auf ein paar gute Antworten :) Danke und Gruß, Thomas
Die Schaltung für die LEDs ist reichlich kompliziert. Wenn die LED Typen keine schlimmen Funzeln sind, die wirklich 20 mA brauchen um sinnvoll zu leuchten, kann man die LEDs an der einen Seite auch direkt vom AVR aus ansteuern. An die Seite gehören dann auch die Widerstände. Wenn immer nur einige wenige LEDs gleichzeitig leuchten sollten (Punkt statt Band) kann man auch Charlipixling nehmen. Das geht dann auch ganz ohne Transistoren, nur mit mehr Widerständen.
> Wenn immer nur einige wenige LEDs gleichzeitig leuchten sollten (Punkt > statt Band) kann man auch Charlipixling nehmen. Das geht dann auch ganz > ohne Transistoren, nur mit mehr Widerständen. Bei der Anzahl an LEDs? Die LEDs müssen bei einer 8x10-Matrix mit 10-fachem Strom angesteuert werden, bei superhellen LEDs, die normal mit 5mA auskommen, also mit 50mA * 8 LEDs macht satte 400mA pro 8er LED-Block,wenn alle LEDs leuchten. Durch das Multiplexen braucht die Gesamtschaltung also im schlimmsten Fall 400mA.
Wer will Punktanzeige auf ´nem Bargrafen für Musik? Wenn schon, dann als Spitzenpegel (Peak hold) zuzüglich zur VU-Anzeige. Nichts ärgert mehr, als am falschen Ende gespart zu haben und die LEDs funzeln dann so hin oder werden mit zunehmender Bandlänge immer dunkler... Alternative zu Einzeltransen wäre da noch der alte Bekannte ULN2803.
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