Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik AD-Wandler Ergebnis abhängig von Displaybeleuchtung?!


von Frank W. (frankydaniels)


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Hallo Zusammen,

ich habe ein Problem bezüglich meines AD-Wandlers. Ich erhalte 
unterschiedliche Ergebnisse sobald ich die Beleuchtung meines Displays 
einschalte. Die Referenzsspannung bleibt jedoch identisch (2,047V 
erzeugt durch ein Referenz IC REF191). Die Betriebsspannung bricht um 
20mV (von 3,239V auf 3,212V) ein. Aber das dürfte für den AD-Wandler 
nicht relevant sein oder? Gemessen wurde übrigens immer direkt am 
Controller.

Hat jemand eine Idee woran das liegen könnte?

Mfg Franky :)

von Harald W. (wilhelms)


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Frank Waller schrieb:

> Ich erhalte
> unterschiedliche Ergebnisse sobald ich die Beleuchtung meines Displays
> einschalte.

...und wie gross sind diese Unterschiede?
Gruss
Harald

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Welcher Sensor, welcher Mikrocontroller, weclches Display, Schaltplan, 
Puffer-/ Filterkondensatoren benutzt, welcher AD-Wandler, welche 
Technik...

von Frank W. (frankydaniels)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Frank Waller schrieb:
>
>> Ich erhalte
>> unterschiedliche Ergebnisse sobald ich die Beleuchtung meines Displays
>> einschalte.
>
> ...und wie gross sind diese Unterschiede?
> Gruss
> Harald

ca 4% ... wenn ich also eine Spannung von 3,22V ohne Beleuchtung messe, 
messe ich eine Spannung von 3,12V mit Beleuchtung.

Markus U. schrieb:
> Welcher Sensor, welcher Mikrocontroller, weclches Display,
> Schaltplan,
> Puffer-/ Filterkondensatoren benutzt, welcher AD-Wandler, welche
> Technik...

Sensor: Ist ein simpler Spannungsteiler, bzw ein Stromwandler (wird per 
Schalter umgeschalten)
Mikrocontroller: ATMega328P
Display: DOGXL160 mit der zugekauften Displaybeleuchtung (Stromverbrauch 
ca 160mA)
Puffer-/Filterkondensatoren/Schaltplan: ich habe mich an die Beschaltung 
von http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_ADC gehalten
AD-Wandler: der interne vom Controller

von Frank W. (frankydaniels)


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Hier ist der Schaltplan von meiner kompletten Controllerplatine

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Betreibe das Display als allererstes doch mal mit einer separaten 
(galvanisch getrennten) Betriebsspannung, um es als Ursache 
auszuschließen.

Der Code zu dem ganzen wäre ja auch noch ganz interessant.

von 6A66 (Gast)


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Frank Waller schrieb:
> ca 4% ... wenn ich also eine Spannung von 3,22V ohne Beleuchtung messe,
> messe ich eine Spannung von 3,12V mit Beleuchtung.

Widerspricht sich das nicht mit der Referenz von 2,048V?
Normalerweise kannst Du nur bis Vref messen. Da würde ich mal im ersten 
Moment vermuten du misst nicht mit Vref sondern mit AVcc. Wenn dann die 
in die Knie geht hast Du den Fehler auch im Messergebnis. Dass die 
Spannung in die Knie geht liegt am LM3940 (load regulation typ 35mV, max 
80mV).

rgds

von Frank W. (frankydaniels)


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Markus U. schrieb:
> Betreibe das Display als allererstes doch mal mit einer separaten
> (galvanisch getrennten) Betriebsspannung, um es als Ursache
> auszuschließen.
>
> Der Code zu dem ganzen wäre ja auch noch ganz interessant.

Ist relativ schwierig, da ich bereits eine fertige Platine habe und die 
Massen alle miteinander verbunden sind.
Am Code kanns eigentlich nicht liegen. Ich setze nur den entsprechenden 
Portpin auf 1 mehr nicht. Ich ändere nichts an der AD-Wandlung oder 
sonst wo.

6A66 schrieb:
> Frank Waller schrieb:
>> ca 4% ... wenn ich also eine Spannung von 3,22V ohne Beleuchtung messe,
>> messe ich eine Spannung von 3,12V mit Beleuchtung.
>
> Widerspricht sich das nicht mit der Referenz von 2,048V?
> Normalerweise kannst Du nur bis Vref messen. Da würde ich mal im ersten
> Moment vermuten du misst nicht mit Vref sondern mit AVcc. Wenn dann die
> in die Knie geht hast Du den Fehler auch im Messergebnis. Dass die
> Spannung in die Knie geht liegt am LM3940 (load regulation typ 35mV, max
> 80mV).
>
> rgds

Oh ich hab ganz vergessen zu sagen, dass ich eine 
Messbereichsumschaltung habe. Sonst hättest du natürlich vollkommen 
recht. Das Eingangssignal habe ich bereits auch untersucht, das ändert 
sich auch nicht (jedenfalls nicht in dem Maße als dass ich es auf dem 
Oszilloskop sehen könnte).
Den LM3940 habe ich momentan gar nicht verbaut. Ich habe Ihn 
herausgelötet und ein externes Netzteil angehangen um das schon mal als 
Ursache auszuschließen. Die 27mV Unteschied dürften sich aber auch nicht 
auswirken oder?

von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


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Wie sieht denn das Layout aus?
Nicht, dass die ~200mA einer Displaybeleuchtung die Masse anheben durch 
eine zu dünne Leiterbahn.

von Markus U. (markjus) Benutzerseite


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Wenn Du einen 10 bit ADC hast, dann wirkt sich bei 5Vref ein 27mV 
Unterschied mit ~ +-5 Bits aus. Bei deinen 2,04V Vref sogar mit +-13 
Bit. Wenn sich dann noch andere Fehler addieren, kann  das schon einige 
Prozent im Ergebnis bewirken.

Möglw. könnte man auch ein Oversmapling der ADC-Messung versuchen, um 
ein gemitteltes Ergebnis zu bekommen.
Ich würde trotzdem zunächst das Display als Ursache ausschließen. Ich 
hatte vor längerer Zeit auch mal ein solches Problem mit Display & 
analogem Sensor und da war eindeutig das Display bzw. die 
Stromversorgung das Problem.

von 6A66 (Gast)


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Frank Waller schrieb:
> nd ein externes Netzteil angehangen um das schon mal als
> Ursache auszuschließen. Die 27mV Unteschied dürften sich aber auch nicht
> auswirken oder?

Hallo Frank,

externes Netzteil, welcher Art, wie angeschlossen, wie leistungfähig?
Miss doch mal die Spannung am Controller AVCC/Vcc gegenöber GND am 
Controller und setze das in Relation zu Deinen Messergebnissen im uC. 
Abhängigkeiten erkennbar?

rgds

von Dietrich L. (dietrichl)


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Frank Waller schrieb:
> Das Eingangssignal habe ich bereits auch untersucht, das ändert
> sich auch nicht (jedenfalls nicht in dem Maße als dass ich es auf dem
> Oszilloskop sehen könnte).

Das misst man ja auch nicht mit einem Oszi, sondern einem halbwegs 
genauen Multimeter - direkt zwischen A/D-Eingang und GND2 (Pin 22). Dann 
siehst Du auch mögliche Spannungsabfälle an der GND-Verdrahtung.

Denn (es wurde ja schon gesagt): Wie ist GND-Verdrahtung? Bild und/oder 
Layout?

Gruß Dietrich

von Anja (Gast)


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Frank Waller schrieb:
> Ist relativ schwierig, da ich bereits eine fertige Platine habe und die
> Massen alle miteinander verbunden sind.
> Am Code kanns eigentlich nicht liegen. Ich setze nur den entsprechenden
> Portpin auf 1 mehr nicht. Ich ändere nichts an der AD-Wandlung oder
> sonst wo.

Schalte einfach die Display-Beleuchtung vor Beginn der Messung aus (ggf. 
noch ein bischen warten bis die Spannung wieder eingepegelt ist) und 
nach der Messung wieder ein. Ein normaler Betrachter wird dies nicht 
merken.

Gruß Anja

von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


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Its not a bug its a feature!
Jetzt auch mit dimmbarer Hintergrundbeleuchtung, stellen Sie einfach die 
Samplingrate des ADC höher.
...lol

von Frank W. (frankydaniels)


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Martin Wende schrieb:
> Wie sieht denn das Layout aus?
> Nicht, dass die ~200mA einer Displaybeleuchtung die Masse anheben durch
> eine zu dünne Leiterbahn.
Dietrich L. schrieb:
> Denn (es wurde ja schon gesagt): Wie ist GND-Verdrahtung? Bild und/oder
> Layout?
>
> Gruß Dietrich

Es tut mir leid, dass ich jetzt erst schreibe, aber ich kam die Tage 
nicht dazu. Also wie gewünscht ist hier der entsprchende Ausschnitt 
meines Layoutes. In rot eingekreist von links nach rechts: AVcc, Aref 
und GND2. In grün eingekreist sind die Anschlüsse der Beleuchtung, oben 
Anode unten Kathode.
Ich hatte zu beginn auch die Vermutung, dass es ein Massenproblem ist, 
wesshalb ich noch ein paar Durchkontaktierungen hinzugefügt habe. 
Daraufhin wurde das Ergebnis besser aber es ist immernoch eine 
Abweichung erkennbar (die bereits genannten 4%).
Wie gesagt, ich habe mit einem Multimeter direkt an den Pins des 
Controllers von Aref nach GND2 gemessen und die Referenzspannung ändert 
sich nicht durch das Ein- und Ausschalten der Beleuchtung! Das ist für 
mich ja das verwunderliche.

6A66 schrieb:
> externes Netzteil, welcher Art, wie angeschlossen, wie leistungfähig?

Das externe Netzteil ist ein Labornetzteil mir ca. 250W Leistung. 
Angeschlossen ist es (leider nicht auf dem Layout erkennbar) über zwei 
Hirschmannklemmen an den eigentlichen Linearregleranschlüssen.

von Peter D. (peda)


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Die 820R sind ja recht niederohmig, da fließen dann 4mA und heben den 
internen GND an.

Bei ADC-Anwendungen sollten größere Lasten mit High geschaltet werden.

von Walter T. (nicolas)


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Wenn Du Dir wirklich genaue ADC-Messungen versprichtst, solltest Du 
vielleicht noch ein wenig Arbeit in die Masse"fläche" stecken. Für 
analogen Kram brauchst Du mehr Fläche und weniger Inseln.

Oder die Masse komplett von Hand routen.

von Frank W. (frankydaniels)


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Peter Dannegger schrieb:
> Die 820R sind ja recht niederohmig, da fließen dann 4mA und heben
> den
> internen GND an.

Müsste ich das aber nicht am Portpin messen können?

Nicolas S. schrieb:
> Wenn Du Dir wirklich genaue ADC-Messungen versprichtst, solltest
> Du
> vielleicht noch ein wenig Arbeit in die Masse"fläche" stecken. Für
> analogen Kram brauchst Du mehr Fläche und weniger Inseln.
>
> Oder die Masse komplett von Hand routen.

Naja ich habe auf der Bottomseite vielleicht eine nicht optimal große 
Massefläche. Aber die Fläche auf der Topseite ist ja ebenfalls Masse. 
Durch die Durchkontaktierungen habe ich doch dann eine anständige 
Anbindung oder nicht? Ich habe auch mal die Spannung zwischen der 
Eingangsmasse(Masse des Netzteils) und der Masse an dem ADC gemessen ob 
hier ein Potentialunterschied besteht. Dem war aber nicht so.

von Walter T. (nicolas)


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Frank Waller schrieb:
> Durch die Durchkontaktierungen habe ich doch dann eine anständige
> Anbindung oder nicht?

Schau Dir mal exeplarisch die Gegen um das linke Pad von L1 an. Da hängt 
alles in der Luft. Und das völlig unnötig.

Oder besser: Druck mal Dein Layout aus und mal mit ein paar Buntstiften 
die Strompfade nach.

Und der Anschluß von VCC ist weit weg vom GND-Pfad. Denke ich. Ist 
nämlich nicht auf dem Bild.

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