Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik AD-Wandler für Spannungsmessung


von Wolfgang T. (woto)


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Hallo zusammen,
ich möchte einen integrierten AD-Wandler verwenden, um eine Spannung von 
0..10V= zu messen. Dabei soll der Messwert eine kleine Fehlertoleranz 
aufweisen und unter 10ms zur Verfügung stehen. Das Dual-Slope-Verfahren 
ist zwar sehr genau, aber leider zu langsam (100ms).

Welchen integrierten AD-Wandler kann man da verwenden?
Der Aufbau darf nicht viel Platz auf der Platine beanspruchen und sollte 
mit wenigen externen Bauteilen realisiert sein.

Vielleicht hat jemand auch als Beispiel einen Schaltplan.

Im Voraus vielen Dank für eure Antworten.

MfG
Wolfgang

von Julian B. (julinho)


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Nimm einfach einen Controller(AVR), die haben einen internen Wandler mit 
zehn Bit, dass wäre bein 10V eine Auflösung von 10mV.
100Hz sind auch kein Problem, der ADC schaft 1okHz.

von Wolfgang T. (woto)


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Vielen Dank für deine Antwort.

Welchen AVR würdest du denn nehmen?

von Uwe (Gast)


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> kleine Fehlertoleranz
was soll das bedeuten ? Diesen Begriff gibt es in der Elektronik nicht 
bzw. wäre eventuell mit Ausfallsicherheit zu übersetzen. Ich nehme aber 
stark an das du etwas anderes willst.

Genauigkeit ? Auflösung ?

von Wolfgang T. (woto)


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Mit kleine Fehlertoleranz meinte ich eine hohe Genauigkeit.
Welche Genauigkeit erreicht werden kann, weiss ich noch nicht. Ich bin 
auf diesem Gebiet absoluter Anfänger.
Ich glaube das die Genauigkeit von der Auflösung abhängt, oder?

von Stefan (Gast)


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Wolfgang T. schrieb:
> Ich glaube das die Genauigkeit von der Auflösung abhängt, oder?

Informiere dich mal etwas zum Thema, schadet nicht...

Anfangen kannst du z.B. hier:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Aufl%C3%B6sung_und_Genauigkeit

von Harald W. (wilhelms)


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Wolfgang T. schrieb:
> Mit kleine Fehlertoleranz meinte ich eine hohe Genauigkeit.
> Welche Genauigkeit erreicht werden kann, weiss ich noch nicht. Ich bin
> auf diesem Gebiet absoluter Anfänger.

Nun, je nach verwendeten AD-Wandler und Zusatzelektronik kann
der Fehler ca. zwischen 10E-2 und 10E-6 liegen. Du must Dich also
entscheiden.

> Ich glaube das die Genauigkeit von der Auflösung abhängt, oder?

Das stimmt nicht ganz. Typischerweise ist der Gesamtfehler deutlich
höher als der Fehler durch die Auflösung.
Gruss
Harald

von Uwe (Gast)


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Nö auch von Referenzspannung, Temperatur, Signalroutuing und trennung 
von Analog und Digitalteil und weiß der Teufel.

von Wolfgang T. (woto)


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Stefan schrieb:
> Wolfgang T. schrieb:
>> Ich glaube das die Genauigkeit von der Auflösung abhängt, oder?
>
> Informiere dich mal etwas zum Thema, schadet nicht...
>
> Anfangen kannst du z.B. hier:
>
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Aufl%C3%B6sung_und_Genauigkeit

Vielen Dank für den Link. Das Beispiel mit der Uhr ist einleuchtend.

von Julian B. (julinho)


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Hallo Wolfgang!

Beschreibe doch einfach was Du genau messen willst und was du mit den 
Messdaten anfangen willst, dann kann Dir besser weitergeholfen werden!

von Wolfgang T. (woto)


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Julian Baugatz schrieb:
> Hallo Wolfgang!
>
> Beschreibe doch einfach was Du genau messen willst und was du mit den
> Messdaten anfangen willst, dann kann Dir besser weitergeholfen werden!

Ok, ich werde mal versuchen zu erklären, was ich machen möchte.

Ich möchte von einer Produktionsmaschine bestimmte analoge Signale 
aufnehmen und diese dann an einen sogenannten Leitrechner weiterreichen.
Die analogen Signale sind vorwiegend 0..10V-Signale, die sich innerhalb 
von 20ms ändern können (z.B. Drücke). Die digitalen Werte werden in ein 
FIFO gehalten und per TCP/IP an den Leitrechner geschickt und dort 
weiterverarbeitet.
Nun möchte ich gerne integrierte Schaltungen für die Umsetzung der 
analogen Signale auf digitale Werte einsetzen, da diese wenig Platz 
benötigen. Da es aber auf dem Markt ca. 5278364 Typen (wahrscheinlich 
mehr) gibt, ist die Wahl nicht einfach. Die AVR von Atmel sind sehr 
interessant, aber welchen sollte man nehmen.

von Karl H. (kbuchegg)


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Wolfgang T. schrieb:
> Julian Baugatz schrieb:
>> Hallo Wolfgang!
>>
>> Beschreibe doch einfach was Du genau messen willst und was du mit den
>> Messdaten anfangen willst, dann kann Dir besser weitergeholfen werden!
>
> Ok, ich werde mal versuchen zu erklären, was ich machen möchte.
>
> Ich möchte von einer Produktionsmaschine bestimmte analoge Signale
> aufnehmen und diese dann an einen sogenannten Leitrechner weiterreichen.
> Die analogen Signale sind vorwiegend 0..10V-Signale, die sich innerhalb
> von 20ms ändern können (z.B. Drücke). Die digitalen Werte werden in ein
> FIFO gehalten und per TCP/IP an den Leitrechner geschickt und dort
> weiterverarbeitet.
> Nun möchte ich gerne integrierte Schaltungen für die Umsetzung der
> analogen Signale auf digitale Werte einsetzen, da diese wenig Platz
> benötigen. Da es aber auf dem Markt ca. 5278364 Typen (wahrscheinlich
> mehr) gibt, ist die Wahl nicht einfach. Die AVR von Atmel sind sehr
> interessant, aber welchen sollte man nehmen.

Was ist mit dem TCP/IP Teil?

Denn ansonsten wäre ein Net-IO eventuell etwas. Kleiner Prozessor, 
Ethernet Schnittstelle, 4 analoge Eingänge herusgeführt. Wenn das zu 
wenige sind, kann man sich den Rest der SChaltung immer noch klauen und 
auf eigene Bedürfnisse umstricken

http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_Net-IO_Bausatz_von_Pollin

von Wolfgang T. (woto)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Was ist mit dem TCP/IP Teil?
>
> Denn ansonsten wäre ein Net-IO eventuell etwas. Kleiner Prozessor,
> Ethernet Schnittstelle, 4 analoge Eingänge herusgeführt. Wenn das zu
> wenige sind, kann man sich den Rest der SChaltung immer noch klauen und
> auf eigene Bedürfnisse umstricken
>
> http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_Net-IO_Bausatz_von_Pollin

Ausser den analogen Eingängen ist das Board schon fertig entworfen, d.h. 
ich brauche mich jetzt nur um einen AD-Wandler für die 0..10V-Signale 
kümmern.
Der TCP/IP-Teil ist auch schon fertig.

von Harald W. (wilhelms)


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Wolfgang T. schrieb:

> Ich möchte von einer Produktionsmaschine bestimmte analoge Signale
> aufnehmen

...womit Du immer noch nicht gesagt hast, welche Genauigkeit
du benötigst... :-(

von Julian B. (julinho)


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das AVR-NET-IO hat schon 4 Analogeingänge, da müsste nur noch ein 
Spannungsteiler davor.
Ansonsten muß natürlich noch die Firmware auf deine Bedürfnisse 
angepasst werden!

von Karl H. (kbuchegg)


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Wolfgang T. schrieb:
> Karl Heinz Buchegger schrieb:
>> Was ist mit dem TCP/IP Teil?
>>
>> Denn ansonsten wäre ein Net-IO eventuell etwas. Kleiner Prozessor,
>> Ethernet Schnittstelle, 4 analoge Eingänge herusgeführt. Wenn das zu
>> wenige sind, kann man sich den Rest der SChaltung immer noch klauen und
>> auf eigene Bedürfnisse umstricken
>>
>> http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_Net-IO_Bausatz_von_Pollin
>
> Ausser den analogen Eingängen ist das Board schon fertig entworfen, d.h.
> ich brauche mich jetzt nur um einen AD-Wandler für die 0..10V-Signale
> kümmern.

Ähm.
Das Board HAT einen AD Wandler drauf. Und von dem sind 4 Eingänge auf 
Klemmen herausgeführt!

> Der TCP/IP-Teil ist auch schon fertig.
Ist ja nicht unbedingt ein Nachteil.

von Wolfgang T. (woto)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:

> Ähm.
> Das Board HAT einen AD Wandler drauf. Und von dem sind 4 Eingänge auf
> Klemmen herausgeführt!
>

Ich glaube, ich hatte das falsch verstanden mit dem Link. Der Link 
verweist auf ein kompletten Bausatz und ich brauche ja nur die analogen 
Eingänge.
Ich schaue mir mal den AVR-Net-IO an. Vielen Dank.

von Karl H. (kbuchegg)


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Wolfgang T. schrieb:

> Ich glaube, ich hatte das falsch verstanden mit dem Link. Der Link
> verweist auf ein kompletten Bausatz und ich brauche ja nur die analogen
> Eingänge.

Bis jetzt hast du ja noch nicht darüber gesprochen, wie es denn hinter 
dem AD-Wandler weitergehen soll. Der AD-Wandler schickt ja nicht von 
selbst seine Werte per TCP/IP zum Leitrechner.

von Arc N. (arc)


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An die div. "Hindernisse" wurde auch gedacht?
Störungen durch div. Maschinen/Geräte, Potentialunterschiede/Trennung, 
ESD, EMV, Überspannungsschutz, Verhalten im Fehlerfall, 
Ausfallsicherheit/Redundanz nötig? etc.pp.

von Wolfgang T. (woto)


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Arc Net schrieb:
> An die div. "Hindernisse" wurde auch gedacht?
> Störungen durch div. Maschinen/Geräte, Potentialunterschiede/Trennung,
> ESD, EMV, Überspannungsschutz, Verhalten im Fehlerfall,
> Ausfallsicherheit/Redundanz nötig? etc.pp.

Ich gehe davon aus. Den Hauptpart (hinter dem AD-Wandler) habe ich nicht 
gemacht bzw. mitgewirkt.
Leider weiss ich im Moment auch nicht, welche Art von µC verwendet wird. 
Aber das werde ich heute in Erfahrung bringen, da derjenige heute aus 
dem Urlaub zurück ist. Ich werde mich dann heute nochmal melden.

von Wolfgang T. (woto)


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Hallo zusammen,

es handelt sich beim µC um einen LM3S8962. Dieser hat 4 analoge 
Eingänge.
Nun soll wählbar über DIP-Schalter pro Eingang eingestellt werden 
können, welche Art von Analogsignal (0..10V, 4..20mA) eingelesen werden 
soll.
Der µC wird mit 3.3V versorgt.
Laut Datenblatt darf die zu messende Spannung am Analogeingang im 
Bereich 0..3V sein. Daher muss das Eingangssignal von 0..10V noch auf 
0..3V umgesetzt werden. Dies kann man ja mit einem einfachen 
Spannungsteiler bewerkstelligen.
Soll ein Strom gemessen werden, so würde ich ein Widerstand mit 150Ohm 
verwenden. Bei 4mA fallen dann 0,6V und bei 20mA 3V ab.

Bei dieser Lösung hat man aber ein Problem mit der Potentialtrennung, da 
die Massen miteinander verbunden sind. Gibt es eine Möglichkeit, die 
Spannung potentialgetrennt dem µC zu geben?

von Düsendieb (Gast)


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Wolfgang T. schrieb:
> Ich möchte von einer Produktionsmaschine bestimmte analoge Signale
> aufnehmen und diese dann an einen sogenannten Leitrechner weiterreichen.

In einer industriellen Umgebung würde ich immer eine kleine SPS 
einstzen.

Alles andere ist Gebastel.



Axel

von Wolfgang T. (woto)


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Das ganze soll ein eigenes Produkt werden mit einigen Features, die z.B. 
bei Siemens dann wieder den Preis sehr weit nach oben treiben.

von Bruce (Gast)


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Hallo, ich benütze auch den LM3S8962! Ich wollte mal fragen wie ich den 
Int.Temp.Sensor ausfragen kann und die Temp auf den Display anzeigen 
lassen kann ??

LG

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