Hallo Forum, Ich habe folgende Problematik: Ich will mir eine kleine Waage bauen. Die wägezelle hat eine Brückenschaltung die bei nicht Belastung abgeglichen ist. D.h 0V hat Bei 1000g ist die Ausgangsspannung 4mV Die Wägezelle hat einen Bereich bis 30kg. Die Ausgangsspannung ist weitestgehend proportional zum Messbereich. Bei 30kg wären es dann 30x4mV = 120mV Nach genauerer Analyse hab ich gemerkt dass die Wägezelle sehr viel genauer ist als im kg Bereich. Pro g hab ich eine Änderung von 4uV Mein Mikrokontroller hat ein 10bit AD Wandler. Bei einer Referenzspannung von 5V ergibt dies pro Schritt 5:1024=4,88mV. D.h ohne Verstärker kann ich nur im kg Bereich messen. Mein nächster Gedanke war dass ich das Signal einfach um den Faktor 1000 Verstärke 1g = 4,88mV das wäre eigentlich perfekt. Das Problem ist dass der Messbereich bis 30kg geht. 4,88mV x 30000 = 146,4 V was natürlich viel zu viel ist. was ist nun die richtige Vorgehensweise? Ein AD wandler mit 16Bit? Würde gerne nicht allzuviel ändern, da ich die Platine schon fertig gestellt habe. Gibt es überhaupt ne Lösung dafür oder soll ich die Platine neu machen?
Mit nur einem 10 Bit ADC im µC wird man nicht weit kommen. Da dürfte man nicht um einen externen ADC herum kommen. So etwa wie ein LTC2410 könnte sich anbieten. Da kommt man ggf. sogar ohne Verstärkung aus.
Hallo Hans erzähl doch mal, was Du gern für einen Messbereich hättest, und mit welcher Auflösung. 16bit sind schon mal volle 30kg mit besser als 1 Gramm Auflösung. Ludger
Hans schrieb: > Ein AD wandler mit 16Bit? Ja, 24 bit. Sogar billige Sigma Delta A/D-Wandler sind so gut, daß sie Submikrovolt auflösen und damit auch ohne Verstärker ausreichend sind, zumal jeder Vorverstärker zusätzliche Fehler einbringt die mehr als 4uV ausmachen, dazu gehören neben den Offsetfehlern auch Thermospannungen und mechanische Spannungen der Leiterplatte und Spannungsabfall aufgrund Stromfluss. Dein Problem ist also nicht die 4uV Auflösung, sondern die temperaturstabile Genauigkeit der Referenzspannung. Da gibt es nichts für 24 bit, nichtmal 22. Schau dir mal den MCP3911 von Microchip bei Reichelt an, allerdings will der die Messpannung um 0 haben, deine Brücke wird also mit positiver und negativer Spannung versorgt werden müssen. Er kann auch die Brückenspannung als externe Referenz verwenden oder mit dem anderen Kanal gegen die interne Referenz mitmessen. Eventuell gibt es auch ähnlich billige D/A die bei VCC/2 messen können, hab gerade keine Typennumer zur Hand.
Je genauer desto besser :-) Wenn ich aber das Signal nur 40 Fach verstärke dann bekomme ich immerhin eine Genauigkeit von 30g hin 1g = 4uVx40fach=160uV Da ich einen 10Bit Wandler habe spricht dieser erst bei 4,88mV an 4,88mV/0,160mv = 30,5 D.h die Genauigkeit liegt bei 30,5 g Wenn ich nun 30,5g x 1024 Schritte mache erhalte ich 31232g = 31kg Was ja auch nicht so schlecht wäre :-) Oder sehe ich das falsch?
Wenn du nur den dac vom mikrocontroller nutzen möchtest, wäre vielleicht ein PGA103 oder sonst ein Programmable Gain Amplifier möglich. Da brauchst du nur zwei zusätzliche pins, und du kannst das Signal x1, x10 oder x100 nehmen. (gibt natürlich auch andere Faktoren). Danach noch eine Tiefpass mit tau=1s und alles ist dufte. Es gibt übrigens auch Mikrocontroller mit eingebautem PGA
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Sind meine Überlegungen den richtig? Siehe weiter oben
hmm... ich glaube, du meinst nicht "genauigkeit", sondern "auflösung". selbst bei einer auflösung von 30g kann es durchaus sein, dass deine waage nur auf's kilogramm genau ist ;o) die von dir angegebene messbereichsdynamik von 30 kg zu 30 g (also 1000:1) mit "nur" 10 bit auflösen zu wollen, finde ich schon recht sportlich, denn das bedeutet, dass der ADC bis ins LSB sauber arbeiten muss (und das muss er erst mal bringen!). du wirst in der praxis sicherlich 2 bit mehr brauchen. wenn du aber unbedingt beim 10-bit ADC bleiben möchtest, dann kommst du um eine messbereichsumschaltung (verstärkungsumschaltung) nicht herum.
Mit dem Vorverstärker könntest Du die Auflösung steigern - allerdings bei verkleinertem Maximalgewicht. Und ein OPV, der weniger als 4uV Eingangsfehler macht im gesamten Temperaturbereich, ist auch schon ein Präzisionsteil. Berücksichtigt man diese beiden Einschränkungen, ist Mawins Lösung mit dem 24-bit Wandler deutlich überlegen.
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Ok das verstehe ich. Angenommen ich würde das Signal wie oben beschrieben mit dem Faktor 40 verstärken, dann kann ich ja mit den 1024 Schritte von 30g bis 30kg theoretisch alles darstellen. Da ich den Controller AT Mega 644 verwende hab ich das Glück das ich das Signal des AD Wandler nochmals um den Faktor 200 verstärken kann. Wenn ich dann diese beiden verstärkungsfaktoren multipliziere dann erreiche ich eine Verstärkung von 40x200=8000 Angenommen es würden keine Störungen geben und alles optimal laufen ohne Verluste, könnte ich dann die Auflösung erhöhen um den Faktor 8? Statt 32g Genauigkeit würde ich dann auf 4g Genauigkeit kommen?
Durch die Umschaltung der Verstärkung (egal ob in µC oder extern) vergrößert man die Auflösung - allerdings nur bei kleinen Lasten, denn der Bereich reduziert sich dabei entsprechend der Verstärkung. Mit zusätzlicher 200 facher Verstärkung geht es dann also nicht mehr bis 30 kg, sondern nur 150 g, dafür aber mit höherer Auflösung (theoretisch 0.15 g) und auch etwas besserer Genauigkeit als ohne Verstärkung. Die µC interne Verstärkung ist bei AVR nicht besonders genau. Da kommen also zusätzliche Fehler dazu. Es kommen auch Fehler vom Sensor selber und der externen Verstärkung dazu, die mit der Verstärkung stärker sichtbar werden, insbesondere der Offset.
Hans schrieb: > Keiner eine Idee? Lesen lernen? 22Bit DeltaSigma ADC wurde hier schon öfter genannt und das funktioniert wunderbar. Es wurde auch schon ein konkretes IC genannt. So Messe ich die Menge an Kaffeepulver und Wasser bei meiner Selbstbau Kaffeemascheng. Habe nurnoch den VREF des ADC schön niedrig gewählt. Waage: http://www.fritzler-avr.de/gallery/main.php?cmd=imageview&var1=Projekte%2FKaffee%2FIMG_2557k.jpg Platine: http://www.fritzler-avr.de/gallery/main.php?cmd=imageview&var1=Projekte%2FKaffee%2FIMG_2658k.jpg Habe aber den MCP3551 genutzt.
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