Moin, nachdem ich mich vom Auslesen meines Thermoelements mittels des MAX31855 auf Grund der zu geringen Abtastrate abgewendet habe möchte ich jetzt eine Schaltung auf Grundlage der Circuit Note CN-0271 von Analog Devices nachbauen. Dazu habe ich einige Fragen. Zunächst hat der dort verwendete ADC eine Abtastrate von maximal 0.12ksps. In meinem Kopf schwebt eher etwas im Bereich einiger ksps. Hat jemand Empfehlungen für einen ADC welcher für diese Schaltung brauchbar wäre? Auflösung von 14 Bit aufwärts sowieso SPI-Schnittstelle wäre wünschenswert. Ich habe mir den MCP3204 bereits angeschaut. Der liefert eigl alles hat aber eine zu geringe Auflösung. Was mir an dem gefällt ist auch die einfach Ansteuerung. 2 Bytes reinschicken und schon liefert er das Wandlerergebnis zurück. Soetwas suche ich! Der ADC sollte mit 3,3 oder 5 V funktionieren. Negative Versorgungsspannung ist nicht vorhanden und es sollen auch nur positive Temperaturen (Raumtemperatur+) gemessen werden. Des Weiteren habe ich eine Frage zum zweiten OPV in der Schaltung, der wenn ich das richtig verstanden habe als ADC-Treiber fungiert?! Ist der zwingend notwendig, wenn der nachgeschaltete ADC auch single Inputs hat? Falls mehr Infos notwendig sind kann ich die gerne liefern.
Thermo schrieb: > Zunächst hat der dort verwendete ADC eine Abtastrate von maximal > 0.12ksps. In meinem Kopf schwebt eher etwas im Bereich einiger ksps. Abtastung eines Thermoelements mit mehreren kSa/s scheint eher abwegig. Oder welche Zeitkonstante besitzt dein Aufbau?
Wolfgang schrieb: > Abtastung eines Thermoelements mit mehreren kSa/s scheint eher abwegig. > Oder welche Zeitkonstante besitzt dein Aufbau? Abwegig? Vielleicht. Dennoch möglich. Feindraht-Thermoelemente haben Zeitkonstanten von wenigen Millisekunden. Außerdem hat zu hohes Abtasten noch Niemandem geschadet. Wenn es zu viel rauscht kann man immer noch mitteln.
Thermo schrieb: > sollen auch nur positive Temperaturen (Raumtemperatur+) gemessen werden. Warum willst Du Raumtemperaturen mit einem Affenzahn und 14Bit Auflösung messen?
wolle g. schrieb: > Warum willst Du Raumtemperaturen mit einem Affenzahn und 14Bit Auflösung > messen? Das "+" dahinter sollte symbolisieren, dass nur Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur gemssen werden sollen. Sollte nur heißen, dass nicht bis an die negativen Versorgungsspannung (In dem Fall GND) gemssen werden muss.
Ja. es gibt 24bit Wandler von Linear Technology und Analog Devices, die machen 1 MS. Es gibt auch langsamere. Fuer einen sinnvollen Betrieb macht man einen Spannungsteiler auf Ref/2, und misst von da dann bipolar fuer Temperaturen um die Umgebungstemperatur, mit dem "-" Eingang auf Ref/2
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Thermo schrieb: > Außerdem hat zu hohes Abtasten > noch Niemandem geschadet. Das ist Quatsch. Gerade bei so kleinen Spannungen möchte man eine lange Meßzeit, um Störspannungen (50/60Hz) zu unterdrücken (z.B. beim LTC2400).
Thermo schrieb: > Niemand einen Vorschlag? Über unsinnige Vorhaben lohnt es sich nicht nachzudenken. Georg
Nun, ja, es gibt schnelle Vorgaenge, die man moeglichweise messen moechte. Ich hab mal ein "Thermometer" gesehen, das konnte die Temperatur in einem Kompressor Kolbenvolumen messen. Musste also der Kompression folgen. Ein Lehrmodell, denn man kann's ja rechnen. Thermodynamik. So lasst doch den Poster messen.
Schnelle ADCs für so was wären u.a., je nach dem wie viel Aufwand noch vor dem ADC getrieben werden soll: LTC2500-32 (32-Bit SAR, 1 MSPS) LTC2380-24 (24-Bit SAR, 2 MSPS) LTC2440 (24-Bit Delta-Sigma, 4 kSPS) LTC2442 (24-Bit Delta-Sigma, 8 kSPS, int. OpAmps, zusätzliche Spannungsversorgung für die OpAmps nötig, falls man die verwenden will) AD7177-2 (32-Bit Delta-Sigma, 10 kSPS, Input Buffer, int. Referenz) AD7124-8 (24-Bit Delta-Sigma, 19.2 kSPS, Input Buffer + PGA, Sensorbias, Stromquellen) AD7175-2 (24-Bit Delta-Sigma, 250 kSPS, Input Buffer, int. Referenz) ADS1262/3 (32-Bit Delta-Sigma, 38.4 kSPS, Buffer + PGA, int. Referenz, Sensorbias, Stromquellen) ADS1258 (24-Bit Delta-Sigma, 125 kSPS) ADS1255/6 (24-Bit Delta-Sigma, 30 kSPS, Buffer + PGA) ADS1248 (24-Bit Delta-Sigma, 2 kSPS, Buffer + PGA, int. Referenz, Sensorbias, Stromquellen) ADS1262/3 und AD7124-8 oder ADS1248 hätten alles integriert. Beim ADS1248 ist die Frage, ob der noch schnell genug ist bzw. ob dessen Rauschen bei der gewünschten Abtastrate nicht zu hoch ist. Zu Analogs CN0271: Analog hat neben den oben genannten noch weitere ADCs, die alles an Bord haben, um so was mit weniger Teilen zu realisieren...
Peter D. schrieb: > Das ist Quatsch. Gerade bei so kleinen Spannungen möchte man eine lange > Meßzeit, um Störspannungen (50/60Hz) zu unterdrücken (z.B. beim > LTC2400). Das halte ich für eine sehr pauschalisierte Aussage. Wenn man kleine Spannunge nicht mit hoher Frequenz messen könnte würde so einiges in Industrie und Forschung nicht funktionieren. DMS-basierte Messsysteme produzieren auch nur geringe Ausgangsspannungen und damit sind auch einige 100 Hertz messbar. Darüber lässt sich Kraftmessung mit Piezo Krafaufnehmern realisieren. Damit kann bis in den mehrstelligen kHz-Bereich gemssen werden. (Das ein Thermoelement kein Piezo und auch kein Kraftaufnehmer ist, dessen bin ich mir bewusst.) Georg schrieb: > Über unsinnige Vorhaben lohnt es sich nicht nachzudenken. Dann lass es doch lieber bleiben und antworte nicht. Denn sonst hast du ja bereits nachgedacht ;) Ich habe eigentlich zwei relativ einfache Fragen gestellt, die sich - ob nun sinnvoll oder nicht - beantworten lassen. 1. Ob jemand alternative, schnellere ADCs kennt, welche in den in der gezeigten Schaltung ersetzen könnten. SPI, (mehr als) 14 Bit, und eine relativ "einfache" Schnittstellenprogrammierung wie beim MCP3204 wären gut. Falls es keine konkreten Tips gibt nehm ich auch gerne Kommentare, auf welche Parameter geachtet werden sollte, entgegen. 2. Und ob der zweite OPV zwingend notwendig ist. Der erwähnte LTC2400 hat ja beispielsweise auch nur einen Single-Input. Also müsste man doch auch den Ausgang des AD8495 direkt auf den ADC geben können?!
Thermo schrieb: > 1. Ob jemand alternative, schnellere ADCs kennt, welche in den in der > gezeigten Schaltung ersetzen könnten. SPI, (mehr als) 14 Bit, und eine > relativ "einfache" Schnittstellenprogrammierung wie beim MCP3204 wären > gut. Siehe oben > Falls es keine konkreten Tips gibt nehm ich auch gerne Kommentare, > auf welche Parameter geachtet werden sollte, entgegen. > > 2. Und ob der zweite OPV zwingend notwendig ist. Der erwähnte LTC2400 > hat ja beispielsweise auch nur einen Single-Input. Also müsste man doch > auch den Ausgang des AD8495 direkt auf den ADC geben können?! Seite 15 im Datenblatt des AD8495 Abschnitt MEASURING NEGATIVE TEMPERATURES. Wie so was mit geeigneten Single-Supply-ADCs geht steht bspw. kurz zusammengefasst in http://www.ti.com/lit/an/sbaa189/sbaa189.pdf "Precision Thermocouple Measurement with the ADS1118" Abschnitt "Design and Layout Considerations". Bleibt die Frage nach der Auflösung und der nötigen Genauigkeit... Zur Linearisierung des AD8495, falls nötig, gibt's eine AppNote: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-1087.PDF
Arc N. schrieb: > Seite 15 im Datenblatt des AD8495 Abschnitt MEASURING NEGATIVE > TEMPERATURES. > > Wie so was mit geeigneten Single-Supply-ADCs geht steht bspw. kurz > zusammengefasst in http://www.ti.com/lit/an/sbaa189/sbaa189.pdf > "Precision Thermocouple Measurement with the ADS1118" Abschnitt "Design > and Layout Considerations". Erstmal danke für die vielen Tips ! Ich hatte mich wohl ein wenig falsch ausgedrückt. Ich meinte nicht single-supply, sondern der AD8495 gibt ja keinen differentiellen sondern einen single-ended. Wenn ich das richtig sehe bringt der zweite OPV das Signal wieder auf ein differentielles mit bezug auf die 2,5 V Referenzspannung?! Jetzt aber angenommen ich möchte nur positive Temperaturen messen. Benötige ich dann diesen zweiten OPV überhaupt oder kann ich mit dem single-ended Output des AD8495 auch direkt in einen single-ended Input eines ADCs gehen? Also das alle meine Signale in Bezug auf GND sind. Ich schau gerade die Liste der ADCs durch. Einige davon sehen sehr interessant aus. Vor allem die mit der integrierten Referenztemperatur und dem vorgeschalteten PGA. Arc N. schrieb: > Bleibt die Frage nach der Auflösung und der nötigen Genauigkeit... Typ K Thermoelemente liefern ja ca. 41 µV/K. Höher sollte das Rauschen also auf keinen Fall sein um mindestens 1 K Auflösung zu bekommen.
Thermo schrieb: > Typ K Thermoelemente liefern ja ca. 41 µV/K. Höher sollte das Rauschen > also auf keinen Fall sein um mindestens 1 K Auflösung zu bekommen. ...und das ist garnicht so einfach zu realisieren. Beim PT100 sind es immerhin fast 400 µV/K. Außer dem Rauschen gibts ja noch andere störende Einflüsse; z.B. parasitäre Thermospannungen.
Thermo schrieb: > Typ K Thermoelemente liefern ja ca. 41 µV/K. Höher sollte das Rauschen > also auf keinen Fall sein um mindestens 1 K Auflösung zu bekommen Du möchtest 1K Auflösung ab Raumtemperatur für ein K-Typ Thermoelement das nur bus 1260 GeasC misst (das zwischen 200 und 600 sowieso 10K ungenau misst) und suchst einen A/D Wandler mit 14 oder mehr bit. Wozu ? Da sind 11 bit ausreichend. Du hast ein Problem, weil du Probleme selber züchtest, auch bei der Abtastrate. Der MCP ist schon ganz ausreichend.
MaWin schrieb: > Du hast ein Problem, weil du Probleme selber züchtest Und du anscheinend ein Problem, weil du nicht genau genug liest bevor du schreibst. Da stand ein "mindestens" davor, was nicht bedeutet, dass keine höhere Auflösung angestrebt wird. Und das mit den 10 K Ungenauigkeit mag vielleicht für das Thermoelement an sich korrekt sein, wenn man eine Linearität voraussetzt. Messsysteme lassen sich aber kalibrieren und je nach Umfeld lassen sich auch höhere Genauigkeiten erreichen. Dass das nicht mit jedem Fieberthermometer möglich ist, ist schon klar.
Harald W. schrieb: > Thermo schrieb: > >> Typ K Thermoelemente liefern ja ca. 41 µV/K. Höher sollte das Rauschen >> also auf keinen Fall sein um mindestens 1 K Auflösung zu bekommen. > > ...und das ist garnicht so einfach zu realisieren. Beim PT100 sind > es immerhin fast 400 µV/K. Außer dem Rauschen gibts ja noch andere > störende Einflüsse; z.B. parasitäre Thermospannungen. download.tek.com/document/LowLevelHandbook_7Ed.pdf Keithley Low Level Measurements Handbook Section 3 Da stehen seit Ewigkeiten die gängigsten Methoden drin. Keine davon ist kompliziert u.a. Reversing Sources: Zwei Messungen (können einige der oben genannten ADCs ohne externe Hilfe) V1 = Vemf + Va - Vb und V2 = Vemf + Vb - Va ergibt (V1 - V2) / 2 = Va - Vb Für Widerstandsmessungen/PTs sind die Delta-Methode und Offset-compensated Ohms (einmal mit und einmal ohne Strom über den Widerstand messen und wenn's genau sein muss nochmal das ganze mit anderem Strom, um die Selbsterwärmung rausrechnen zu können) aufgeführt. Wenn's um die Genauigkeit der gesamten Messung geht, wird's interessant (aber nicht bei 1K Auflösung)
Thermo schrieb: > Dass das nicht mit jedem Fieberthermometer möglich ist, ist > schon klar. Was hast Du gegen Fieberthermometer? Wenn Du ein "altes" Fieberthermometer erwischst, dann unterlag dies sogar der Eichpflicht. Die Dinger messen auch heute noch genauer, als manch modernes Gerät.
MaWin schrieb: > Thermo schrieb: >> Typ K Thermoelemente liefern ja ca. 41 µV/K. Höher sollte das Rauschen >> also auf keinen Fall sein um mindestens 1 K Auflösung zu bekommen > > Du möchtest 1K Auflösung ab Raumtemperatur für ein K-Typ Thermoelement > das nur bus 1260 GeasC misst (das zwischen 200 und 600 sowieso 10K > ungenau misst) und suchst einen A/D Wandler mit 14 oder mehr bit. Es gibt bei Typ-K-Elementen zwar unterschiedliche Zustände K- und U, aber die sind (nicht bei allen 1), und nicht ohne passende Behandlung/Dokumentation) reproduzierbar... Ansonsten hat man schlicht das falsche Thermoelement für die Aufgabe genommen. 1) http://www.isabellenhuette.de/en/precision-alloys/products/isathermr-plus/ > > Wozu ? Da sind 11 bit ausreichend. > > Du hast ein Problem, weil du Probleme selber züchtest, auch bei der > Abtastrate. Die genaue Messaufgabe ist bekannt d.h. auch die Abtastrate? > Der MCP ist schon ganz ausreichend. Mit div. Komponenten davor...
Hi Arc Net, Hat es eigentlich Gründe warum alle von dir vorgeschlagenen ADCs 24 Bit aufwärts sind? Gibts im Bereich 14/16 Bit nichts brauchbares? 24/32 Bit ist warscheinlich ziemlich anspruchsvoll vom PCB-Layout oder? Oder ist der Grund der, dass die bereits PGA und Temperaturmessung integriert haben und somit die Schaltung davor quasi entfällt?
Thermo schrieb: > Hi Arc Net, > > Hat es eigentlich Gründe warum alle von dir vorgeschlagenen ADCs 24 Bit > aufwärts sind? Gibts im Bereich 14/16 Bit nichts brauchbares? 24/32 Bit > ist warscheinlich ziemlich anspruchsvoll vom PCB-Layout oder? Oder ist > der Grund der, dass die bereits PGA und Temperaturmessung integriert > haben und somit die Schaltung davor quasi entfällt? Es gibt noch genug mit 16-Bit. Bspw. der, hier zu langsame, oben erwähnte ADS1118 oder die älteren AD7794/95 (selbe Funktion einmal 24-Bit, einmal 16-Bit) oder MAX11254/253 (ebenso 24-Bit und 16-Bit Variante, die hier auch in Frage kämen, oben aber fehlen) oder ADS1148 (16-Bit-Variante des ADS1248). Gründe (aus meiner Sicht): - Wenn nicht auf den letzten Cent geachtet werden muss, etwas mit Reserven einplanen (gilt auch für Mikrocontroller). - Höherer Integrationsgrad der neueren ADCs (von denen es s.o. z.T. 16-Bit-Varianten gibt) - Vereinfachte Schaltung vor dem ADC (je nach Anwendung) u.a. durch die Integration von brauchbaren InAmps/PGAs mit hoher Eingangsimpedanz. - Betriebsblindheit ;) Habe bis auf LTC2500-32 (noch nicht), LTC2380-24, AD7175-2 und ADS1258 alle in Schaltungen laufen... Zur Kaltstellenmessung: Da kann der bei einigen ADCs integrierte Temperatursensor reichen. Wenn's genauer werden soll allerdings meist nie (einige der obigen können ohne externe Bauteile, abgesehen vom Referenzwiderstand, direkt 4-Leiter-PTx mitmessen) Zum Layout: Kommt drauf an... Einmalige Sache und/oder keine speziellen Anforderungen an die Größe etc. -> Evaluationskit direkt verwenden. Bspw. gibt's vom MAX11254/253 ein nettes Board mit div. Spannungsreferenzen, OpAmps, SPI und USB, isolierten Schnittstellen und isolierter Stromversorgung für etwa 90€ ohne USt. dafür fängt man kein eigenes Board an... Bei eigenen Layouts kann man sich in erster Näherung auch an die Eval-Kits halten (sind meist brauchbar). Ansonsten gilt dasselbe wie für andere Schaltungen auch: Trennung von Funktionseinheiten, saubere Masse und Versorgung, gutes Decoupling, keine steilflankigen Signale in der Nähe von empfindlichen Schaltungsteilen/Signalen usw. usf. Für den Anfang: https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5450 Ausführlicher: http://www.analog.com/media/en/training-seminars/design-handbooks/Basic-Linear-Design/Chapter12.pdf Noch ausführlicher: Siehe die Literaturangaben auf/in den verlinkten Seiten/PDFs.
Thermo schrieb: > Des Weiteren habe ich eine Frage zum zweiten OPV in der Schaltung, der > wenn ich das richtig verstanden habe als ADC-Treiber fungiert?! Ist der > zwingend notwendig, wenn der nachgeschaltete ADC auch single Inputs hat? Diese komische Schaltung habe ich auch auf einem AD-Seminar gesehen. Warum sie notwendig ist oder was sie besser kann, konnte mir der Vortragende auch nicht schlüssig erklären. Ich vermute mal, sie wurde erstellt, um den Verstärker mit differentiellem Ausgang zu puschen. Solche Verstärker sind aber kaum verbreitet, was den Verdacht erhärtet, daß sie nicht oder nur selten notwendig sind. Ich würde ihre Anwendung eher für die diferentielle Übertragung über lange Leitungen sehen oder bei Erdschleifen, z.B. um in der professionellen Audiotechnik die Transformatoren einzusparen. Ich habe bisher jedenfalls noch keinen ADC mit Differenzeingang gesehen, der schlechtere Eigenschaften hat, wenn man einen Eingang direkt auf GND legt. Ich habe sogar mal in einer Anwendung den +Eingang auf festes Potential gelegt, da ich eine negative Spannung messen mußte, aber nicht ein Bit Auflösung für den Bipolarmode verschwenden wollten. Funktioniert bestens.
Arc N. schrieb: > Wenn nicht auf den letzten Cent geachtet werden muss, etwas mit > Reserven einplanen (gilt auch für Mikrocontroller). Ja macht Sinn. Mikrcontroller wird wohl ein Atmega "8-Bitter" werden. Ich weiß..alte Pferde aber da wohl auch die "Betriebsblindheit" da bereits sehr oft genutzt. Arc N. schrieb: > Vereinfachte Schaltung vor dem ADC (je nach Anwendung) u.a. durch die > Integration von brauchbaren InAmps/PGAs mit hoher Eingangsimpedanz. Guter Grund. Die integrierten PGA sehen gut aus. G = 128 und V_Ref von 4,096 V dann wären mit Typ K bis zu 750 °C drin. Mit 16 Bit Auflösung des ADC wären das in der Theorie ca. 0,01 K/Bit. Da reicht dann aber die interne Temperaturreferenz nicht mehr aus. Dafür würde man sich den AD8495 sparen. Arc N. schrieb: > Einmalige Sache und/oder keine speziellen > Anforderungen an die Größe etc. -> Evaluationskit direkt verwenden. Da liegt der Hund begraben. Das ganze muss ziemlich klein werden. Also ohne ein eigenes Layout wird es nicht gehen. Deshalb bevorzuge ich auch ADC in mindestens 0.65er Pitch, damit ich das ganze noch mit Hand löten und die externe Bestückung umgehen kann. Arc N. schrieb: > Für den Anfang: > https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5450 > Ausführlicher: > http://www.analog.com/media/en/training-seminars/design-handbooks/Basic-Linear-Design/Chapter12.pdf > Noch ausführlicher: Siehe die Literaturangaben auf/in den verlinkten > Seiten/PDFs. Danke! Peter D. schrieb: > Warum sie notwendig ist oder was sie besser kann, konnte mir der > Vortragende auch nicht schlüssig erklären. Das nennt man dann wohl Kompetenz :)
Thermo schrieb: > In meinem Kopf schwebt eher etwas im Bereich einiger ksps < .... alle betrachten nur die AD-Wandlung. Das Gesammtsystem mit Sensor + Frontend + ADC ergeben zusammen die logisch erreichbare Samplingzeit. Ich habe aber noch nie ein so schnelles Thermoelement gesehen welches mehr als 100 sps erfordert. Frank
Frank schrieb: > alle betrachten nur die AD-Wandlung sagst du? oder wo steht das? Wer sagt denn, dass der Rest nicht betrachtet wurde. Frank schrieb: > Das Gesammtsystem mit Sensor + > Frontend + ADC ergeben zusammen die logisch erreichbare Samplingzeit. Richtig. Frank schrieb: > Ich habe aber noch nie ein so schnelles > Thermoelement gesehen welches mehr als 100 sps erfordert. Augen auf. Hab nur mal beispielsweise ein Datenblatt angehängt. Auf Seite 2 stehen Ansprechzeiten. Bei 0,03 mm Durchmesser sind in Wasser Ansprechzeiten von 0,002 Sekunden möglich. Wenn dann noch das Abtasttheorem eingehalten werden soll und bei gleicher Abtastrate eventuell noch digital nachbearbeitet werden soll ist man schnell bei meheren ksps.
Frank schrieb: > Thermo schrieb: >> In meinem Kopf schwebt eher etwas im Bereich einiger ksps < > > .... alle betrachten nur die AD-Wandlung. Das Gesammtsystem mit Sensor + > Frontend + ADC ergeben zusammen die logisch erreichbare Samplingzeit. > Ich habe aber noch nie ein so schnelles > Thermoelement gesehen welches mehr als 100 sps erfordert. > > Frank Bspw. solche Sensoren: http://www.sequoia.co.uk/product.php?id=199 17 usec (etwa 58 kHz) oder http://www.swl.rwth-aachen.de/en/industry-solutions/thermocouples/ oder "A coaxial thermocouple for shock tunnel applications" 5 us https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21034112 oder "Ultrafast response micropipette-based submicrometer thermocouple" ~0.7 us https://web.stanford.edu/~palanker/publications/microthermocouple.pdf
Thermo schrieb: ... > Augen auf. Hab nur mal beispielsweise ein Datenblatt angehängt. Auf > Seite 2 stehen Ansprechzeiten. Bei 0,03 mm Durchmesser sind in Wasser > Ansprechzeiten von 0,002 Sekunden möglich. Wenn dann noch das > Abtasttheorem eingehalten werden soll und bei gleicher Abtastrate > eventuell noch digital nachbearbeitet werden soll ist man schnell bei > meheren ksps. Früher hatte man noch mindestens 5 Tau Zeit für eine vernünftige Messung. Arno
Hi, ich habe mittlerweile die Datenblätter der vorgeschlagenen ADCs grundlegend durchstöbert. Irgendwie fällt es mir aber schwer, einen konkreten auszuwählen. Da ich bisher immer nur die internen ADCs der Mikrocontroller verwendet habe möchte ich mich nicht gleich an das Komplizierteste heranwagen. Deshalb konnte ich einige mit sehr hohen Abtastraten (1-2 MSps) und Aufösungen (32 Bit) ausschließen. Zudem bin ich mir unschlüssig ob es für meine Aufgabe sinnvoller ist eher zu einem ADC mit internem PGA oder zu einer Kombination aus AD8495 und ADC zu greifen. Gibt es Erfahrungswerte, ob einge der ADCs "freundlicher" in Bezug auf Layout und SPI-Timings sind?
Ich habe Erfahrungswerte mit dem ADS1220 und ADS1248 und Typ K Thermoelementen (zwischen -130 und +200C). ADS1220: Problemlos für 2 Thermoelemente. Mit ein wenig digitalem Filtern gehen zwei Nachkommastellen (bei 20s/s, ja, ich weiß, das ist nicht die Genauigkeit, aber interessant für eine stabile Regelung bei kurzfristigen Temperaturänderungen). Interner Temperaturfühler typisch +/- 0.5C, wenn man den Wandler also direkt an den Anschlußklemmen positioniert, hat man eine brauchbare Kaltstellenkompensation. Thermoelement: an den Eingang via kleinen Serienwiderständen (560R) als mimimaler ESD-Schutz, plus 100nF zwischen den Eingängen sowie nach Masse. Den negativen Pol des Thermoelements via 100R auf Schaltungsmasse, um den Common Mode Bereich des ADC-Differenzeingangs einzuhalten. Den positiven Pol via 3M3 nach +2.5V zur Erkennung eines fehlenden Thermoelementes. Versorgung: +2.5 per low drop Linearregler (TLV70225) aus 3.3V; -2.5V per charge pump (LM2664M6) und Linearregler (MAX1735EUK25) plus etwas Filterkleinkram (L, C) ADS1248: Geht auch, aber: Interner Temperaturfühler hat keine spezifizierte Genauigkeit und liegt in der Tat ein paar Grad daneben. Kann man kalibrieren wenn man will, aber nicht so schön. Zweitens: Wenn man den Eingang auf einem Kanal in die Sättigung treibt. stimmen die Werte auf den anderen Kanälen auch nicht mehr (d.h. man sollte dann zwingend den PGA-Faktor runtersetzen, ansonsten ist das nächste Sample des danach abgetasteten Kanals im Eimer). Da ist der ADS1220 nicht so empfindlich. SPI: Funktioniert wie im Datenblatt beschrieben. Evtl. hilft das ja...
Ich denke ich habe mich jetzt entschieden. Oder zumindest eine Tendenz. Ich werde mich wohl an die Circuit Notes halten und den AD8495 als Verstärker und den AD7684 als ADC-Driver verwenden. Als ADC selbst tendiere ich zu dem ADS1255. Denkt ihr die drei ICs könnten gut harmonieren. Beim AD7684 steht im Datenblatt, dass er ADCs mit 16 Bit treiben kann. Wie kommt diese Begrenzung zustande? Dann würde de ADS1255 rausfallen..
Hab gerade gemerkt, dass ich mich verschrieben habe. Als ADC-Treiber meinte ich natürlich AD8476. Weiß jemand wodurch die Begrenzung auf 16 Bit zustande kommt? Hier nochmal das Datenblatt zum IC. http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8476.pdf
Was sagt denn das Datenblatt des Treiber OpAmps ? Es steckt in den Daten. Bedeutet der Hersteller kann und will nicht mehr fuer dieses Teil zusagen. Ich wuerd einen ADC nehmen, der das alles schon drin hat.
Thermo schrieb: > Weiß jemand wodurch die Begrenzung auf 16 Bit zustande kommt? Hier > nochmal das Datenblatt zum IC. Wahrscheinlich aus der Höhe der Verzerrungen beim Treiben eines 250kHz Signals (auf die sich die 16Bit-Angabe bezieht). Für einen höherauflösenden ADC dürfte dieser Treiber das SINAD des ADC limitieren. Aber wie gesagt: es geht hier um ein 250kHz Testsignal. Da aus deinem Thermoelementeverstärker nicht annähernd solche Frequenzen rauskommen, ist das für deinen Aufbau wohl kaum ein relevanter Faktor.
Sapperlot W. schrieb: > Ich wuerd einen ADC nehmen, der das alles schon drin hat. Ja wäre mir auch am liebsten, allerdings finde ich keinen der mir komplett zusagt. ADCs mit integrierten PGAs gibts schon aber ein Temperatursensor fehlt den meisten die ich dann finde. Deshalb wollte ich den AD8495 vorschalten, damit er die Kaltstellenkompensation übernimmt. Mit Temperaturwiderstandsschaltungen habe ich mich bisher noch nie beschäftigt und ich würde eigentlich ungerne noch eine Baustelle aufmachen. Achim S. schrieb: > ahrscheinlich aus der Höhe der Verzerrungen beim Treiben eines 250kHz > Signals (auf die sich die 16Bit-Angabe bezieht). Für einen > höherauflösenden ADC dürfte dieser Treiber das SINAD des ADC limitieren. Sowas in die Richtung hatte ich auch gedacht. Wenn ich mit 2-4 kSps abtasten sollte es dementsprechend dann kein Problem geben?!
Thermo schrieb: > Sowas in die Richtung hatte ich auch gedacht. Wenn ich mit 2-4 kSps > abtasten sollte es dementsprechend dann kein Problem geben?! Die Verzerrungen hängen nicht von deiner Abtastrate ab sondern von der Signalform. Besser formuliert wäre also: da das Ausgangssignal des AD8495 sehr gemütlich ist, sollte das kein Problem geben.
Achim S. schrieb: > da das Ausgangssignal des > AD8495 sehr gemütlich ist, sollte das kein Problem geben. Gemütlich ist natürlich immer eine Referenzsache :) Liegt schon im kHz-Bereich. Aber in Bezug auf 250 kSps ist das natürlich noch gemütlich. Dann bleibt mir wohl nichts anderes übrig als es auszuprobieren
Wozu ADC? Der ist im Vergleich zum Rest, was am µC dran ist, arschlahm. Lieber extern mit OPV verstärken, durch einen spannungsabhängigen Frequenzgenerator umwandeln und dann die Frequenz bequem durch einen Counter auswerten.
gnom schrieb: > Wozu ADC? Der ist im Vergleich zum Rest, was am µC dran ist, > arschlahm. > > Lieber extern mit OPV verstärken, durch einen spannungsabhängigen > Frequenzgenerator umwandeln und dann die Frequenz bequem durch einen > Counter auswerten. muss ja auch nicht "arschschnell" sein ;) Kann ich den negativen Input vom ADC-Treiber auch auf GND legen und die Referenzspannungsquelle (2,5V) weglassen? Wenn ich nur positive Spannungen messen will?
Sapperlot W. schrieb: > Was sagt denn das Datenblatt ? Ich kann diesbezüglich nur drei Aussagen finden. 1. The AD8476 can measure input voltages as large as the supply rails. - in meinem Fall 0 V und 5 V. Sollte also gehen. 2. The internal amplifier of the AD8476 has rail-to-rail inputs. To obtain accurate measurements with minimal distortion, the voltage at the internal inputs of the amplifier must stay below +V_ss − 1 V and above −VS. - Also zwichen 0 V und 4 V. 3. To convert a single-ended signal to a differential signal, connect one input to the signal source and the other input to ground - Genau das ist ja seine Aufgab in dieser Schaltung. Auf Seite 19 im Datenblatt ist auch der typische Aufbau mit einem Eingang auf GND. Allerdings liegt hier auch eine negative Versorgungsspannung am negativen Rail an. http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8476.pdf
Thermo schrieb: > Gemütlich ist natürlich immer eine Referenzsache :) Liegt schon im > kHz-Bereich. Ja, das behauptest du schon seit dem Vorgängerthread. Du wirst verzeihen, dass ich immer noch nicht davon überzeugt bin, weil du immer noch nicht dein Messobjekt vorgestellt hast. Dass Thermoelemente so schnell sein können, weiß ich schon. Im Vorgängerthread hattest du mal geantwortet, dass das Messmedium "Metall" sei aber nichts zur Quelle deiner Temperaturänderungen gesagt. Deshalb habe ich weiterhin meine Zweifel. Thermo schrieb: > Aber in Bezug auf 250 kSps ist das natürlich noch > gemütlich. ja Thermo schrieb: > Dann bleibt mir wohl nichts anderes übrig als es > auszuprobieren Ausprobieren kannst du die Messung gerne (würde ich auch machen). Aber um zu testen, ob der Treiber SINAD oder ENOB des Aufbaus reduziert fehlt dir in deinem Messaufbau zumindest schon mal das saubere full-scale Testsignal. Thermo schrieb: > Kann ich den negativen Input vom ADC-Treiber auch auf GND legen und die > Referenzspannungsquelle (2,5V) weglassen? Wenn ich nur positive > Spannungen messen will? Für V_OCM des ADC-Treibers wirst du wohl weiterhin irgendwas im Bereich 2,5V brauchen. Wenn du es stattdessen auf 0V legst schlägt bei single supply automatisch einer der beiden Ausgänge an die Begrenzung an.
Achim S. schrieb: > Für V_OCM des ADC-Treibers wirst du wohl weiterhin irgendwas im Bereich > 2,5V brauchen. Wenn du es stattdessen auf 0V legst schlägt bei single > supply automatisch einer der beiden Ausgänge an die Begrenzung an. Okay. Ich brauche ja für den ADC sowieso eine 2,5 V Referenz damit ich bis +5V messen kann. Demnach sollte ich die ja auch gleich mit an den Eingang vom Treiber schließen können. Aber in der Schaltung ist wenn ich das richtig sehe auch der INN Pin auf 2,5 V gezogen. Die Beschaltung vom Adjust Pin ist nicht genauer spezifiziert. Ein andere Sache. Gibt es Spannungsregler, die besonders für den Einsatz am ADC geeignet sind? Ich benötige ja wenn ich das richtig sehe sowohl 5 V für den Analogteil und 3,3 Volt für den Digitalteil des ADCs. Danke
Thermo schrieb: > Die Beschaltung vom > Adjust Pin ist nicht genauer spezifiziert. Trotzdem wirst du VOCM (den "Adjust-Pin") vernünftig vorgeben müssen, damit die Ausgangssignale (d.h. deren common mode Spannung) im gewünschten Bereich liegen. Wobei - ich sehe gerade: The VOCM pin can be left unconnected, and the output common-mode voltage self -biases to midsupply by the internal feedback control. Dann nehme ich das Statement von oben teilweise zurück: wenn du VOCM offen lässt wird er sich also von selbst auf ~Vdd/2 einstellen. Auf GND darfst du ihn aber weiter nicht legen. Thermo schrieb: > Ein andere Sache. Gibt es Spannungsregler, die besonders für den Einsatz > am ADC geeignet sind? Ich schätze mal da geht fast jeder, der die gewünschte Spannung erzeugen kann und diese Spannung nicht zu "wackelig und rauschig" macht. Irgendein Standard-Linearregler ist meist ok. Mehr als um den genauen Typ des Reglers würde ich mir um die Filterung und das Layout Gedanken machen (Platzierung der Kondensatoren, kleine Leiterschleifen, wenig Einkopplung von (Digital)-Störungen in den Analogteil, ....)
Achim S. schrieb: > The VOCM pin can be left unconnected, and the output common-mode voltage > self -biases to midsupply by the internal feedback control. Jup das habe ich auch schon gelesen und ist gar nicht mal so passend. Das würde bedeuten, dass bei 5 V Versorgung das Signal auf 2,5 V gezogen wird. Richtig? Der AD8495 gibt 5 mV pro °C aus. Das heißt es könnten von 2,5 V bis 5 V nur 500 °C gemessen werden. Dann würde ich eher drüber nachdenken den VOCM Pin wie im Datenblatt beschrieben mit einem niederohmigen Spannungsteiler auf eine Spannung um die 1 V zu ziehen. Achim S. schrieb: > Mehr als um den genauen > Typ des Reglers würde ich mir um die Filterung und das Layout Gedanken > machen (Platzierung der Kondensatoren, kleine Leiterschleifen, wenig > Einkopplung von (Digital)-Störungen in den Analogteil, ....) Ja ich weiß. Der komplizierte Teil fehlt noch..
Thermo schrieb: > Das heißt es > könnten von 2,5 V bis 5 V nur 500 °C gemessen werden. Wenn VOCM auf 2,5V liegt, dann kann der differentielle Ausgangsspannungsbereich von -5V bis +5V gehen. (bzw. knapp darunter, weil die Ausgänge nicht vollständig an die Rails rankommen). Also für dich: -1000° (auch wenn < -273° schwer zu erreichen ist) bis +1000°. Wenn dein ADC zwischen -5V und +5V Differenzspannung vertragen sollte, dann ist das der VOCM-Wert mit dem größten Aussteuerbereich. Thermo schrieb: > Dann würde ich > eher drüber nachdenken den VOCM Pin wie im Datenblatt beschrieben mit > einem niederohmigen Spannungsteiler auf eine Spannung um die 1 V zu > ziehen. Damit kannst du dann nur bis knapp 400° messen. Die Gleichtaktspannung ist der Mittelwert der beiden differentiellen Ausgänge. Wenn VOCM auf 1V liegt, dann kannst du nur bis zu einer Differenzspannung von -2V bis +2V auslenken (weil dann einer der beiden Verstärkerausgänge an der unteren Versorgung anschlägt).
Ich glaube dann habe ich noch irgendwo Tomaten auf den Augen. Angenommen ich messe nur positive Temperaturen, dann kommen doch aus meinem Thermoelementverstärker auch nur positive Spannungen am Ausgang raus. Ich dachte, dass die 2,5 V dafür genutzt werden (wie man es häufig bei single-supply Audio Filtern macht) um das Signal auf 2,5 V zu ziehen. So dass eben 0 °C 2,5 V am Ausgang bedeutet und damit auch negative Temperaturen gemssen werden können. Wie können dann mit den restliche 2,5 V bis zur Betriebsspannung 1000 °C gemessen werden wenn 5 mV pro °C aus dem Verstärker kommen?
Thermo schrieb: > Ich dachte, dass die 2,5 V dafür genutzt werden (wie man es häufig bei > single-supply Audio Filtern macht) um das Signal auf 2,5 V zu ziehen Welche "die 2,5V"? Die am Minuseingang deines Verstärkers oder die am VOCM deines Vertärkers? Ich habe oben von der Wahl von VOCM gesprochen und wie sie die Aussteuerbarkeit deines Verstärkers beschränkt. Den größten Bereich hast du für VOCM=2,5V. Damit ist der Ausgangsspannungsbereich von -5V bis +5V erreichbar. Bei VOCM=1V kommst du halt nur von -2V bis +2V (wegen der Begrenzung des Ausgangs). Wenn der Ausgang den Bereich -5V bis +5V abdecken kann ist es natürlich immer noch eine Frage, ob du den Bereich durch das Eingangssignal auch tastsächlich nutzt. Wenn INP immer größer ist als INN, dann wird der Ausgang sich nur von 0V bis 5V bewegen.
Achim S. schrieb: > Welche "die 2,5V"? Die am Minuseingang deines Verstärkers oder die am > VOCM deines Vertärkers? Die am Minuseingang wie in der Circuit Note gezeigt. Die Aufgabe des VOCM-Pins habe ich dann anscheinend noch nicht verstanden... Aber wenn ich das dann richtig verstehe könnte ich den invertierenden Eingang auch auf Masse legen. Und wenn ich den VOCM-Pin unbeschaltet lasse wird dieser durch den internen Spannungsteiler auf 2,5 Volt gezogen. Damit sollte ich doch dann von etwas über 0 V (Raumtemperatur 5 mV * 20 °C = 100mV) bis etwas unter 5 V messen können?!
Thermo schrieb: > Die Aufgabe des > VOCM-Pins habe ich dann anscheinend noch nicht verstanden. Die Eingangsdifferenzspannung (INP-INN) legt die Ausgangsdifferenzspannung (OUTP-OUTN) fest. Aber sie legt nicht fest, welchen Wert OUTP und OUTN haben, sondern nur wie groß die Differenz zwischen beiden ist. VCOM legt den Mittelwert von (OUTP+OUTN)/2 fest. Also z.B. den Wert, der an beiden Ausgängen anliegt, wenn am Eingang die Differenz 0V anliegt. Von VCOM aus werden die beiden Ausgänge nach oben und unten ausgesteuert.
Achim S. schrieb: > VCOM legt den Mittelwert von (OUTP+OUTN)/2 fest. Also z.B. den Wert, der > an beiden Ausgängen anliegt, wenn am Eingang die Differenz 0V anliegt. > Von VCOM aus werden die beiden Ausgänge nach oben und unten > ausgesteuert. Okay das habe ich denk ich verstanden. Ist das dann der Grund warum der invertierende Eingang auf 2,5 V gelegt wurde? Dann wäre die Eingangsdifferenz bei 0°C: 0 - 2,5 V = -2,5 V. Bei unbeschaltetem VCOM-Pin liegt dieser auf 2,5V das bedeutet Die Differenzspannung am Ausgang ist -2,5 V + 2,5 V = 0 V - was ja 0°C entspricht. Also würde dann der ADC "0" ausgeben. Stimmt das oder ist das der Holzweg?
Thermo schrieb: > Dann wäre die > Eingangsdifferenz bei 0°C: 0 - 2,5 V = -2,5 V. Bei unbeschaltetem > VCOM-Pin liegt dieser auf 2,5V das bedeutet Die Differenzspannung am > Ausgang ist -2,5 V + 2,5 V = 0 V Nein! Wenn die Eingangsspannung -2,5V ist, dann muss auch die Ausgangsspannung -2,5V sein. Dein Verstärker hat eine Differenzverstärkung von 1. Die differentielle Eingangsspannung ist genau so groß wie die differentielle Ausgangsspannung. VCOM hat keinen Einfluss auf die Differenzspannung am Ausgang sondern nur auf die Gleichtaktspannung. Bei einem VCOM von 2,5V wäre der OUTn auf 2,5V+1,25V=3,75V. Der OUTp wäre auf 2,5V-1,25V=1,25V. Die Differenzspannung ist 1,25V-3,75V=-2,5V. Die Gleichtaktspannung wäre (3,75V+1,25V)/2=2,5V Du verwechselst möglicherweise den VCOM-Pin dieses fully differential Amplifiers mit dem Ref-Pin von Instrumentenverstärkern (oder von Subtrahierverstärkern).
Okay sorry aber irgendwie bin ich gerade zu blöd dafür. Also einfach mal ein theoretisches Beispiel: Das Thermoelement ist einer Temperatur von 100 °C ausgesetzt. Das entspricht nach Norm einer Thermospannung von 4,095 mV. Der AD8495 macht daraus mit G = 122,4 dann 501,228 mV. Ausgeben tut er die am Ausgang in Bezug auf Masse, da der Referenzpin auf Masseniveau liegt. Angenommen (anders als in den Circuit Notes) liegt der INN des AD8476 auf Masse also ist die Eingangsdifferenz V_diff = 501,228 mV. Soo... Der VCOM-Pin ist unbeschaltet also auf 2,5 V Niveau. Was genau passiert jetzt. Die Differenz am Ausgang muss gleich der Differenz am Eingang sein. VCOM berechnet sich mit VCOM = (OUTP+OUTN)/2. Richtig? OUTN ist jetzt aber nicht wie INN auch 0 V denn dann wäre ja 2,5 = (501,228 mV + 0 V) / 2. Dafür müsste erst noch die Mathematik geändert werden. Damit die Gleichtung aufgeht müsste gelten OUTP = VCOM + V_diff = 2,5 V + 0,501228 = 3,001228 V und.. OUTN = VCOM - V_diff = 2,5 V - 0,501228 = 1,998772 V Dann würde gelten VCOM = ( 3,001228 + 1,998772 ) / 2 = 2,5 V und alles wäre gut. Stimmt das soweit? Da der ADC am Eingang auch wieder differentiell misst wird die Gleichtaktspannung von 2,5 V egalisiert, so dass am Ausgang des ADCs wieder nur die Differenz von 501,228 mV anliegt. Falls das so stimmt dann verstehe ich nicht wie ich damit bis 1000 °C messen kann. Denn dann wäre die Differenzspannung am Eingang ja 5 V und nach der Gleichung oben OUTP = 7,5 V und OUTN = -2,5 V damit VCOM wieder 2,5 V ergäbe. Also entweder meine Berechnung und Gedanken sind immernoch komplett falsch (bitte entschuldigt) oder ich bräuchte eine andere Spannungsversorgung.
Dann wieder Thermo schrieb: > Falls das so stimmt das stimmt so > dann verstehe ich nicht wie ich damit bis 1000 °C > messen kann Dann wiederhole ich noch einmal, was ich oben schon zweimal geschrieben habe: meine Betrachtung bezieht sich nur auf den erreichbaren Aussteuerbereich des Ausgangs. Mit VOCM kann der Ausgang von -5V bis +5V ausgesteuert werden. Das deckt den maximalen Spannungsbereich ab (10V), jeder andere Wert von VOCM liefert einen kleineren Spannungsbereich für den Ausgang. Hättest du VOCM auf 1V gelegt (was dein Plan war), dann kämst du am Ausgang nur von -2V bis +2V und der Messbereich wäre eingeschränkt. Mit VOCM kann der Ausgang von -5V bis +5V ausgesteuert werden und begrenzt den Messbereich nicht mehr. Dafür begrenzt dann der Eingang (konkret der AD8495) den Messbereich.
Naja ich versteh es immer noch nicht wie mit dem Bereich 2,5 V bis 5 V 1000°C gemessen werden können (Bei 5 mV/ °C) aber egal muss ich wohl noch weiter lesen. Thermo schrieb: > Falls das so stimmt dann verstehe ich nicht wie ich damit bis 1000 °C > messen kann. Denn dann wäre die Differenzspannung am Eingang ja 5 V und > nach der Gleichung oben OUTP = 7,5 V und OUTN = -2,5 V damit VCOM wieder > 2,5 V ergäbe. Oder ist das nicht richtig?! 7,5 V wären ja nunmal mehr als 5 V . Probiere ich erstmal den Rest der Schaltung zu verstehen. Wieso der INN auf +2,5 V gezogen wird erschließt sich mir nämlich immer noch nicht und wofür der 49,9k Widerstand nach dem AD8495 benötigt wird auch nicht.
Thermo schrieb: > Naja ich versteh es immer noch nicht wie mit dem Bereich 2,5 V bis 5 V > 1000°C gemessen werden können (Bei 5 mV/ °C) aber egal muss ich wohl > noch weiter lesen. Nochmal: an der Stelle, wo die 1000K in Spiel kamen, ging es um den erlaubten Bereich der Ausgangsspannung in Abhängigkeit von VOCM. Der beträgt maximal 10V Spitze-Spitze (also von -5V bis +5V). Mit 10V könntest du bei einer Empfindlichkeit von 5mV/K rechnerisch einen Bereich von 2000K abdecken. Wenn man es auf den Bereich positiver Spannung einschränkt (was dein Ansatz war), dann bleiben 5V Aussteuerbereich übrig, also ein Bereich von 1000K. Aber in all meinen Beträgen wiederhole ich nur, was ich ohnehin schon weiter oben geschrieben hatte. Deswegen schenke ich mir ab jetzt die Antwort, wenn du sie einfach nachlesen kannst, indem du im Thread weiter oben nachschaust ;-)
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