Widerstandsmessgerät mit Multiplexer

Gast #3772360
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Hallo,

ich baue gerade ein Widerstandsmessgerät das über den Arduino Leonardo 
gesteuert werden soll. Die Schaltung ist wie in der Zeichnung aufgebaut 
und funktioniert auch.
Allerdings tritt ein Effekt auf den ich mir nicht erklären kann.

Die Software schaltet nacheinander die verschiedenen Eingänge des 
Multiplexers auf den Ausgang. Da jeweils unterschiedliche 
Referenzwiderstände an den Eingängen liegen wird ein Konstantstrom 
erzeugt der sich durch den jeweiligen Referenzwiderstand einstellt.
Über den analogen Eingang des Arduino wird die Spannung über den 
Messwiderstand in allen Bereichen gemessen.
Ist eine gemessene Spannung in einem bestimmten Spannungsbereich, wird 
der Widerstand über den konstanten, bekannten Strom berechnet.
(siehe Code)

Nun zu meinem Problem:

Ist der zu messende Widerstand groß (> 300k) fängt die zu messende 
Spannung an zu schwanken. Dies muss irgendwie mit dem Multiplexer 
zusammenhängen. Der Effekt tritt aber nur auf, wenn der Multiplexer 
zwischen den einzelnen Eingängen hin und her schaltet.
Wenn ich nur den benötigten Eingang dauerhaft eingeschaltet lasse ist 
die Spannung Konstant.

Vielleicht hat ja jemand eine Idee.

LG
Max
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Gast #3772393
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Max S. schrieb:
> Die Software schaltet nacheinander die verschiedenen Eingänge des
> Multiplexers auf den Ausgang. Da jeweils unterschiedliche
> Referenzwiderstände an den Eingängen liegen wird ein Konstantstrom
> erzeugt der sich durch den jeweiligen Referenzwiderstand einstellt.

Nein, der schaltet nacheinander die Widerstaende an +5V, die mit dem 
anderen Ende schon an +5V liegen. Und nein, es wird kein Konstantstrom 
erzeugt, genaugenommen haben der Teil mit dem OPV und der Teil mit dem 
MPX nur eine gemeinsame Betriebsspannung und sonst nichts miteinander zu 
tun.

wendelsberg
Gast #3772453
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Vielleicht ist die Beschreibung nicht optimal gewesen. Also dass die 
Widerstände an +5V liegen ist mir schon klar und soll auch so sein.
Der Strom ist schon konstant, da immmer die gleiche Spannung an den 
Widerständen abfällt. Dies wird durch die beiden Dioden gewährleistet.
Dadurch ändert sich der Strom nur wenn ein anderer Referenzwiderstand 
durch den Multiplexer ausgewählt wird.
Hab ich auch alles nachgemessen

Max
Gast #3772519
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Mit den dioden hattest du recht. Die sind falsch eingezeichnet. Habe sie 
aber auf dem Steckbrett richtig eingebaut.
Der Innenwiderstand des Multiplexers müsste eigentlich berücksichtigt 
sein, da ich bei der Kalibrierung ja wirklich den strom durch den zu 
messenden Widerstand bestimme.

Nur die Spannungsschwankungen bei großen Widerständen kann ich mir nicht 
erklären, da diese ja nur beim Schalten des MUX auftreten.
Gast #3772557
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Daran dachte ich auch schon. Ich habe dann große delays eingebaut zum 
testen.
Das hat aber leider nichts an den Spannungswerten geändert. Aber 
vielleicht kann ich da noch was ändern. Der LM 358 ist wahrscheinlich 
auch nicht der Beste Op-Amp.

Max
#3772723
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Warum mißt Du den Widerstand nicht einfach über die Aufladezeit eines 
Kondensators?
Damit kann man einen großen Bereich ohne Umschaltung messen.
Und ist auch erheblich genauer als Deine Diode als Referenz (-2mV/°K).
Du brauchst nur einen Kondensator, 2 Widerstände und den internen 
Komparator. Die VCC kürzt sich raus.
#3773138
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Bei so großen Widerständen muss man mit dem ADC Eingängen aufpassen. Je 
nach µC werden üblicherweise maximal 5-20 K als maximaler Widerstand 
empfohlen, weil in relativ kurzer Zeit der S&H Kondensator geladen 
werden muss. Wenn länger nur das eine Signal anliegt ist das ggf. nicht 
so schlimm.

Für eine Widerstandsmessung es das RC Glied und die Zeitmessung schon 
eine gewisse alternative, allerdings haben Kondensatoren oft eine 
relativ starke Temperaturabhängigkeit.

Den Effekt des Widerstandes des MUX könnte man durch eine etwas andere 
Schaltung weitgehend raus halten: die Widerstände in Reihe, und die 
Rückkopplung zum OP immer über das Ende der Widerstandskette.
Die Ref. Spannung über die Dioden ist nicht so gut - besser wohl ein 
Spannungsteiler, vor allem wenn die 5 V oder ein Teil davon die Ref. 
Spannung für den AD ist.

Der LM358 ist nicht besonders gut, schon wegen des Biasstromes und 
Offsets. Den 2. Kanal könnte etwa als Puffer vor dem AD Eingang nutzen.
Gast #3773200
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Ist es wirklich eine gute Idee, den ganzen Messstrom durch den 
Multiplexer zu schicken?

Im Sperrzustand sind die 4051 ja erträglich, aber von einem niedrigen 
Ron habe ich in diesem Zusammenhang noch nicht gehört.

Grundsätzlich erscheint mir Dein Ansatz ein wenig zu "kopiert". Also man 
nehme eine Stromquelle, klebe eine "so la la" Steuerung dran und rufe 
Heureka!

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