Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Störung in der Spannungsversorgung Arduino


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von millioner2 (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte gerne ein 75mV Signal über einen Single-Power-Supply 
Operationsverstärker auf 5V verstärken und dann mit einem Arduino Mega 
2560 R3 messen. Das funktioniert unter Laborbedingungen auch alles.
Nun habe ich aber für die Anlage ein 12V Schaltnetzteil als 
Spannungsversorgung, anstatt des Labornetzteils wie zuvor und schon 
springen meine Messwerte wild herum.
Habe mir nun mal meine Spannung am Netzteil und die Logikspannung vom 
Arduino angeguckt und für euch Bilder gemacht.
Hat jemand ne Idee wie man die Spannung, mit relativ wenig Aufwand, 
bereinigen kann?
Ich selber hab mich schon mal an nem Tiefpass versucht allerdings mit 
nur mäßigen Erfolg.
Das gesamte System benötigt maximal 150mA.

Danke im Voraus

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Welche Referenz nimmst du? Ist die vernünftig abgeblockt mit 
Kondensatoren?

Wie sieht die Schaltung im Gesamten aus? Welcher OPV wird verwendet?

Viele Opamps haben um die 80dB PSRR oder mehr, das dämpft die Störungen 
schon gut. Dazu noch ein Tiefpass in den Versorgungen und es wird noch 
besser. Konkrete Hilfe kann man aber nur mit konkreten Angaben liefern.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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millioner2 schrieb:
> Hat jemand ne Idee wie man die Spannung, mit relativ wenig Aufwand,
> bereinigen kann?
Nimm ein geregeltes Trafo-Netzteil. Oder ein ordentliches 
Schaltnetzteil.

> Das gesamte System benötigt maximal 150mA.
Also Trafonetzteil.

von millioner2 (Gast)


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Stefan S. schrieb:
> Welche Referenz nimmst du? Ist die vernünftig abgeblockt mit
> Kondensatoren?

Ich verwende den Ref anschluss des Arduinos bisher überhaupt nicht. Hab 
bisher nur Laboranwendungen mit dem Arduino gemacht und daher nochnie 
soetwas verwendet.

Stefan S. schrieb:
> Wie sieht die Schaltung im Gesamten aus? Welcher OPV wird verwendet?

Ich habe leider nur einen Singel-Power-Supply OP zur verfügung und zwar 
den LM258. Ein richtiger Schaltplan existiert leider bisher noch nicht 
nur Skizzen. Hab gerde mal ne Skizze davon gemacht und hier 
reingestellt.

Wenn noch mehr Fragen sind immer her damit.
Muss jetzt allerdings erstmal für ein paar Stunden weg.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

warum nimmst Du nicht die interne Referenz des AVR? Die ist stabiler und 
Störungen von der Betriebsspannung werden auch merklich unterdrückt.
Ich habe jetzt nicht den Schaltplan des Arduino Mega gesucht, außerdem 
gibt es mir zuviele Abkömmlige mit Abweichungen...
Wie ist bei Deinem Board ARef und AVcc beschaltet? Kondensator an ARef? 
LC-Siebung an AVcc?

Ansonsten sorgen auch Strungen durch den AVR selbst für schwankenden 
Meßwerte. Dazu gibt es beim ADC dann auch einen speziellen Mode.

Der Mega2450 müßte eigentlich auch Diefferzialmessung mit inern 
zuschaltbarer Verstärkung haben, dann wäre selbst Dein OPV vermutlich 
überflüssig.

Gruß aus Berlin
Michael

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Die von Dir gemessenen Zacken in der Versorgungsspannung sind nicht 
ungewöhnlich hoch. Die sind ganz sicher nicht deine Problemursache.

Dein Op-Amp hat einen Input Offset von bis zu 2mV, was nch der 
Verstärkung bis zu 133mV Abweichung vom Sollwert bedeutet. Da wird aus 
deinem 10bit ADC unfreiwillig ein 6 Bit ADC.

Wenn du den ADC mit seiner internen 1,1V Referenz verwendest, kannst du 
ganz ohne Vorverstärker arbeiten. Dann verwendest du zwar nur etwa die 
Hälfte des Messbereiches (ein Bit ist verschwendet) aber im Endeffekt 
hast du dann immer noch ein sehr viel genauerers Ergebnis, als mit 
Vorverstärker.

> Ich verwende den Ref anschluss des Arduinos bisher überhaupt nicht

Auf dem Arduino Board ist wohl kein Kondensator an diesem Pin dran. Ich 
frage mich, warum? Auf die 2 Cent kommt es doch nicht an.

von Manfred (Gast)


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millioner2 schrieb:
> Ich habe leider nur einen Singel-Power-Supply OP zur verfügung und zwar
> den LM258.
Man nehme einen OP mit eher bescheidenen DC-Eigenschaften und verwende 
die Betriebsspannung als Referenz - ungeschickt.

Ich bin nicht ganz sicher, ob der 2560 1,1V / 2.56V oder beide als 
interne Referenz anbietet, auf jeden Fall solltest Du diese verwenden. 
Der Kondensator an ARef sollte auf dem Arduino-Bord vorhanden sein, wenn 
nicht, gehören da 100nF dran.

Außer der besseren Stabilität hat die geringere Referenz den Vorteil, 
dass Du weniger verstärken musst und sich damit der Eingangsoffsetfehler 
des OP geringer auswirkt.

von Manfred (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Auf dem Arduino Board ist wohl kein Kondensator an diesem Pin dran. Ich
> frage mich, warum? Auf die 2 Cent kommt es doch nicht an.
Du kaufst sehr schlecht ein, 2 Cent?

von millioner2 (Gast)


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Danke für die vielen schnellen Antworten.

Ich habe bisher schon einiges mit Arduinos gemacht aber noch nie solch 
eine Anwendung.

Muss mich wohl noch einmal mit den möglichkeiten auseinander setzten. 
Dachte bisher das da nen einfacher Festspannungsregler drauf ist und 
sonst nur ein "blöder" Controller der nur 5V Logik versteht. Aber so wie 
ich euch verstehe kann der wohl einiges mehr...

Michael U. schrieb:
> warum nimmst Du nicht die interne Referenz des AVR? Die ist stabiler und
> Störungen von der Betriebsspannung werden auch merklich unterdrückt.
> Ich habe jetzt nicht den Schaltplan des Arduino Mega gesucht, außerdem
> gibt es mir zuviele Abkömmlige mit Abweichungen...
> Wie ist bei Deinem Board ARef und AVcc beschaltet? Kondensator an ARef?
> LC-Siebung an AVcc?
>
>...

...ok ich versteh die Worte aber das kann der Arduino... ich muss mich 
weiter bliden...

Manfred schrieb:
> Man nehme einen OP mit eher bescheidenen DC-Eigenschaften und verwende
> die Betriebsspannung als Referenz - ungeschickt.

Ich komm ehr aus dem Bereich der Analogtechnik deswegen der Ansatz dem 
dem LM258 den ich noch in großer Stückzahl hier liegen hab.

Stefan U. schrieb:
> Wenn du den ADC mit seiner internen 1,1V Referenz verwendest, kannst du
> ganz ohne Vorverstärker arbeiten. Dann verwendest du zwar nur etwa die
> Hälfte des Messbereiches (ein Bit ist verschwendet) aber im Endeffekt
> hast du dann immer noch ein sehr viel genauerers Ergebnis, als mit
> Vorverstärker.
>
>> Ich verwende den Ref anschluss des Arduinos bisher überhaupt nicht
>
> Auf dem Arduino Board ist wohl kein Kondensator an diesem Pin dran. Ich
> frage mich, warum? Auf die 2 Cent kommt es doch nicht an.

Ich versteht bisher leider noch nicht was du meinst werde mich aber 
einlesen. Kondensator hab ich in fast jeder Art und Größe zur verfügung 
aber dafür muss man erstmal Wissen wofür der Ref anschluss ist.

von malsehen (Gast)


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Standard Antwort: 100nF an Alle

von Wolfgang (Gast)


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millioner2 schrieb:
> Kondensator hab ich in fast jeder Art und Größe zur verfügung
> aber dafür muss man erstmal Wissen wofür der Ref anschluss ist.

Guck ins Datenblatt vom ATmega. Dort ist die Funktino des 
Ref-Anschlusses ausführlich beschrieden.

von Manfred (Gast)


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millioner2 schrieb:
> Ich habe bisher schon einiges mit Arduinos gemacht aber noch nie solch
> eine Anwendung.
> Muss mich wohl noch einmal mit den möglichkeiten auseinander setzten.
> Dachte bisher das da nen einfacher Festspannungsregler drauf ist und
> sonst nur ein "blöder" Controller der nur 5V Logik versteht.
Der Controller ist garnicht so unfähig. Du erwischt gerade einen 
Kritikpunkt an den Arduinos: Zielgruppe sind Leute ohne Ahnung, 
dementsprechend ist alles nur einfach und oberflächlich beschrieben.

Für mich, als ausgewachsener Elektroniker, sehe ich es nicht als 
Schande, Arduinos einzusetzen und Du musst schon erhebliche Wünsche 
haben, an dessen Grenzen zu geraten. Muss es bei Dir eigentlich der 
große Mega sein?

>> Man nehme einen OP mit eher bescheidenen DC-Eigenschaften und verwende
>> die Betriebsspannung als Referenz - ungeschickt.
> Ich komm ehr aus dem Bereich der Analogtechnik deswegen der Ansatz dem
> dem LM258 den ich noch in großer Stückzahl hier liegen hab.
Ich im Ursprung auch. Vom Gleichstromverhalten sind die TL071 
(TL06x-TL08x) etwas besser als der 258, gehen aber kaum ohne nagative 
Versorgung. Aktuell würde ich an DC beide nicht mehr einsetzen.

Ein recht ordentlicher Meßverstärker lässt sich mit dem OPA336U 
aufbauen, wenn Du den aus der Lötstation abmalst:
http://www.martin-kumm.de/wiki/doku.php?id=Projects:SMD_Loetstation

http://www.martin-kumm.de//smd_solder_station/rt_solder_station_v1_4_schematic.pdf

Für meine Lötstation habe ich den übernommen, aber auf eine geringere 
Verstärkung gesetzt und betreibe meinen A*-Nano mit der internen 
1,1V-Referenz. Das zu messende Signal liegt dort bei 1-7 mV. Wurde Dir 
schon beschrieben, das verringert die Auswirkungen des 
Eingangsoffsetfehlers vom OP.

von Arduino Fanboy D. (ufuf)


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millioner2 schrieb:
> aber dafür muss man erstmal Wissen wofür der Ref anschluss ist.
Datenblatt des Prozessors studieren.
Die meisten Arduinos haben den Kondensator schon drauf.

millioner2 schrieb:
> ein "blöder" Controller
Nicht unterschätzen, den Zwerg.

Manfred schrieb:
> ob der 2560 1,1V / 2.56V oder beide als
> interne Referenz anbietet,
Beides.
Nicht genau, die Referenzen, aber dafür recht stabil.
Wende das 2 Punkt Kalibrierungsverfahren an.

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