Hallo Leute,
ich bin gerade dabei einen "allgemeinen" Aufbau zur Digitalisierung
analoger Sensorwerte aufzubauen. D.h. aus einer SensorZELLE soll ein
digitaler SENSOR werden.
Nach langer Buchrecherche bin ich zu folgender Analogkette gekommen:
Sensorzelle (z.B. pt100) -> Wheatstonsche Brücke -> Inst_Verstärker mit
fester Verstärkung -> Filter -> PGA (programmierbarer Verstärker für
eine spätere Autorange Funktion) -> AD-Wandler (im uC enthalten).
Aktuell interessiert mich NUR der weg von der Sensorzelle zum
AD-Wandler.
Frage: 1. stimmt die von mir ermittelte Kette?
2. Gibt es ein IC das diese Kette schon beinhaltet wo man quasi
nur die Verstärkung und Filterung digital einstellt.
3. Gibt es einen programmierbaren Inst_Verstärker, sodass ich mir
den PGA einsparen kann.
4. Gibt es einen prog. Filter?
Ich bin sehr neu in der Analogtechnik, und wollte vorab bei "erfahrenen
Leuten" nachfragen ob es schon fertige variable Bausteine gibt, bevor
ich mir die Mühe mache alles nach der Analogtheorie aufzubauen.
Hintergrundinfo zu mir: E-Technik student.
Die später digitalen Sensoren will ich benutzen um diese Werte per
Zigbee an einen zentralen uC zu schicken und so z.B. meine
Aquariumtemperatur online auf eine Homepage anzeigen zu lassen.
MFG
Der Vorgeschlagene Weg geht, ist aber eher etwas veraltet, aus Zeiten als die Auflösung der AD Wandler gering war, bzw. noch analog angezeigt hat. Heute wählt man für einen PT100 oft eher eine AD Wandler mit etwas höherer Auflösung und externer Referenz. Der AD kann dann oft direkt den PT100 messen (ggf. mit Verstärker) und der Ref. Eingang geht an einen Ref. Widerstand. Der große Vorteil ist hier, dass man so auch ohne Probleme eine 4 Leiter Messung machen kann. Man ersetzt dabei die Hälfte der Brücke durch die Auflösung des AD Wandlers. Eine Bereichsumschaltung und ähnliches erübrigt sich dann auch gleich. Es gibt Instr. Verstärker mit digital einstellbarer Verstärkung - die Kombination mit einem Filter wüsste ich jetzt nicht. Der Filter muss auch mehr zum AD Wandler passen. Mit einem Sigma-Delta AD entfällt die Filterfrage (Amti-Aliasing) auch weitgehend, und sonst macht man einen variablem Filter eher digital hinter dem AD Wandler. Es gibt da gleich die Kombination mit Verstärker und AD Wandler. Als ein Beispiel: AD7794. Für eine Sensor wie PT100 braucht man da eigentlich nur noch einen Ref. Widerstand und ggf. 2 Dioden als Schutzschaltung dazu.
Hallo Ulrich, vielen Dank für das schnelle Feedback. Dennoch kann ich mir deinen Ansattz nicht wirklich vorstellen. Hast du mir einige Stichworte zu deinem Ansatz? Ich hab auch deine anderen Beiträge gelesen, und mir ist nicht klar wie der Referenzwiderstand mit dem PT100 in Verbindung gebracht werden kann. Funktioniert dieses Prinzip auch für Druckzellen und andere Sensorzellen. Leider finde ich in der Theorie immer nur die Wheatstonsche Lösung. Will mich aber wenn es nicht mehr "state of the Art" ist, nicht mehr darauf fixieren und gerne einen neuen Weg einschlagen. Präzision ist mir nämlich wichtig. MFG
Für die PT100 und ähnliche Temperatursensoren ist die Methode der Wahl heute vielfach ein hochauflösender AD Wandler mit differenziellen Eingängen für das Signal und die Referenz. Der Sensor, eine Ref. Widerstand und ggf. 1-2 zusätzliche Widerstände für die Anpassung des Stromes werden in Reihe geschaltet. Einige Wandler haben auch noch ein extra Stromquelle, so dass man ohne die extra Widerstände auskommt. Die Spannung über den Sensor geht an den Eingang - die Spannung über den Ref. Widerstand ist die Ref. für den AD Wandler. Nur wenn man extrem hohe Auflösung (z.B. besser 1 mK) und sehr kleine Eigenerwärmung haben will, muss man auf eine Anregung mit Wechselstrom und dann eine Brücke zurückgreifen. Bei den Drucksensoren oder DMS ist die Sache etwas anders: hier bilden die Senoren selber meist schon eine Brücke. Auch ist hier das Signal oft kleine, so dass der Übergang zu Wechselstrom eher in Frage kommt.
Schau dir mal den AD7794 von Analog Devices an. Es gibt auch von anderen Herstellern vergleichbare Chips. Das sind hochauflösende A/D-Wandler mit vorgeschaltetem Multiplexer und Instrumentenverstärker mit programmierbarer Verstärkung. Vorteil ist, dass eine externe Referenzspannung angelegt werden kann, so sind auch ratiometrische Messungen möglich, beispielsweise bei Brückenschaltungen. Eine schaltbare Stromquelle und ein Analogschalter sind ebenfalls enthalten. Damit kannst du schon eine Vielzahl verschiedener Sensoren ohne nennenswerten zusätzlichen Bauteilaufwand digitalisieren. Die Schnittstelle zum µC ist ähnlich SPI oder I2C. Konfiguriert wird der Baustein durch das Schreiben in verschiedene Register. Eventuell ist die Abtastrate zu niedrig, sie liegt bei voller Auflösung im Bereich von 10 Hz. Aber das ist nur ein Beispiel, es gibt jede Menge Alternativen. Einen "diskreten" Aufbau mit Instrumentenverstärkern oder Multiplexern macht man eigentlich nur noch in High-End-Produkten, wo es auf äußerste Präzision und Rauscharmut ankommt. Schau dich mal bei folgenden Herstellern um: Texas Instruments Analog Devices Linear Technology
Ulrich schrieb: > Nur wenn man extrem hohe Auflösung (z.B. besser 1 mK) und sehr kleine > Eigenerwärmung haben will, muss man auf eine Anregung mit Wechselstrom > und dann eine Brücke zurückgreifen. Sagt auch ASL ;-) http://www.aslltd.co.uk/information/acvdc.htm DC-Brücke sagen dagegen Hart Scientific, Isotech und Measurement International http://www.mintl.com/media/pdfs/tech/acvsdc.pdf http://www.microk.co.uk/ ftp://ftp.hartscientific.com/data_sheets/1575A-1590_ds.pdf http://us.flukecal.com/products/temperature-calibration/digital-thermometer-readouts/1594a1595a-super-thermometers Die Genauigkeit, die sowohl mit AC, als auch mit den DC-Brücken erreicht wird ist ähnlich: Größenordnung 20 ppb - 100 ppb Schlonz schrieb: > Schau dir mal den AD7794 von Analog Devices an. Es gibt auch von anderen > Herstellern vergleichbare Chips. Mir sind zumindest keine ADCs von anderen Hersteller bekannt, die eine so gute interne Kalibrierung haben, um sowohl Offset-, als auch Verstärkungsfehler zu minimieren und so wenig rauschen wie die AD779x und AD7190_5 von Analog... > Die Schnittstelle zum µC ist ähnlich SPI oder I2C. Konfiguriert wird der > Baustein durch das Schreiben in verschiedene Register. SPI > Eventuell ist die Abtastrate zu niedrig, sie liegt bei voller Auflösung > im Bereich von 10 Hz. Je nach Konfiguration (mit/ohne Chopping) ~4 Hz bei kontinuierlicher Messung bzw. 2 Hz bei Einzelmessungen > Schau dich mal bei folgenden Herstellern um: > Texas Instruments > Analog Devices > Linear Technology National (mittlerweile auch TI): LMP90100 Cirrus: CS5534
Hallo Leute, vielen Dank für die vielen Anregungen! Ich werde mich mit den oben genannten Bauteilen beschäftigen in der hoffnung ein gutes System aufzubauen. Die diskret aufgebaute Methode werde ich immernoch in erwägung ziehen, um ein Präzisen und weniger Präzisen aufbau zu erhalten. Aber auf jedenfall vielen Dank. Super Forum!! MFG
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