Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik analoges rauschen reduzieren?


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von General E. (generalerror)


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Hi

sorry vorneweg für so einen post ohne schaltplan oder code. ich habe mal 
so eine generelle frage über rauschen bei potentiometern.


ich habe mir ein board mit 12x 74HC4051 gebastelt.. an die muxes sind 
jede menge potentiometer und schalter angeschlossen.

als uc nutze ich einen Teensy3.6

es funktioniert alles, eigentlich.. aber ich kriege zu viel rauschen aus 
den potentiometern. ich bediene mich bereits einer bibliothek 
"ResponsiveAnalogRead()" was das rauschen größtenteils filtert, aber es 
ist noch immer inakzeptabel.

gibt es hierfür best-practices? wie werde ich dem problem herr? wie gehe 
ich da am besten heran?

: Verschoben durch User
von Michael B. (laberkopp)


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General E. schrieb:
> gibt es hierfür best-practices?

1. Widerstände rauschen. EIn 100k Poti rauscht mehr als ein 1k Poti.

2. lange Leitungen fangen sich Störungen ein. Deine Leitungen sind 
verdammt lang.

3. Störungen fängt man durch Abschirmung aus Blech, abgeschirmt ist bei 
dir nichts.

4. uC erzeugen quasizufällige Stromimpulse auf der Versorgung. Wenn 
deine Potis an die Versorgung angeschlossen sind, reichen sie die 
Störungen die der uC selbst erzeugt an den uC weiter.

5. Unsere Luft ist mit 50Hz verseucht. Wenn du das einzelne Poti exakt 
in 20ms Abständen misst, bist du 50Hz Störungen los.

6. Ein kleiner Kondenstaor am Analogeingang, z.B. 10nF, däpft auch schon 
mal.

7. Störungen kommen nicht nur über die Versorgungsspannung, sondern auch 
über Masse. Also AVCC und AGND sind deine Bezugspunkte der Potispannung 
und AVCC sollte von VCC des uC störungsmässig getrennt sein.

von karadur (Gast)


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Falls Audio dann abgeschirmte Leitungen nehmen. Der Prozessor spuckt dir 
in die Leitungen.

von Harald W. (wilhelms)


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General E. schrieb:

> ich kriege zu viel rauschen aus den potentiometern.

Dann musst Du sie abkühlen. Siehe Formel für Rauschspannung:
https://de.wikipedia.org/wiki/Rauschspannung

von Rainer S. (enevile) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> 6. Ein kleiner Kondenstaor am Analogeingang, z.B. 10nF, däpft auch schon
> mal.

Das bringt schon eine Menge vielleicht LC-Glied verpassen, wenn nur der 
Kondensator nicht ausreicht.

von Stefan M. (derwisch)


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Du schreibst leider nicht, was das ganze werden soll bzw. ist.
Sieht aus wie ein Mischpult ( Audio? ).

Die signalführenden Leitungen sollten -wie schon gesagt wurde- erstmal 
alle abgeschirmt sein.
Denn meine Vermutung ist auch, das nicht das rauschen stört, sondern du 
jede Menge Brummeinstreuungen ( Netzfrequenz ) oder/und digitalen 
Störnebel einfängst.

Der Störabstand ( Verhältnis zwischen Nutzsignal und Störsignal ) ist 
natürlich bei geringen Nutzsignalpegeln schnell in ganz schlechten 
Größenordnungen.

Wenn Potis selbst so stark rauschen würden, dass man bei so einem 
Projekt Stress damit hat, dann hätte die ganze Audio und HiFi Branche 
ein echtes Problem.

von Joe F. (easylife)


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General E. schrieb:
> aber ich kriege zu viel rauschen aus
> den potentiometern.

Wie viel ist "viel" (in % des Messbereiches)?

Michael B. schrieb:
> 6. Ein kleiner Kondenstaor am Analogeingang, z.B. 10nF, däpft auch schon
> mal.

10nF ist sehr wenig.
Ich setze gerne ein RC Glied bestehend aus einem 10K und einem 1uF vor 
den ADC, in diesem Fall vor den MUX Eingang.
Dieser TP hat eine Grenzfrequenz von ca. 16 Hz, so schnell kann man ein 
Potentiometer von Hand nicht drehen bzw. einen Fader hin- und 
herschieben.

Störungen kommen auch gerne über die Versorgung rein.
Auch hier hilft ein TP vor dem Potentiometer (am "oberen" Ende), z.B. 47 
Ohm / 10uF.

von Thomas (kosmos)


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normalerweise wir das Signal vor dem Mux oder zumindestens gleich 
dahinter mittels OP-Amp(s) auf nen anständigen Pegel gebracht dann fällt 
das Rauschen der Potis nicht mehr ins Gewicht. Wobei ich nicht glaube 
das das nur durch die Potis kommt.

Angenommen du hast ein Signal mit 1000mV und 100mV Störungen oder 
Rauschen das hört man ganz klar wenn dein Signal aber bevor es verseucht 
wird auf 10V angehoben wird, dann machen die 100mV nichts aus, später 
wird das Signal ja wieder runtergeteilt aus den 10V werden 1000mV und 
aus den 100mV werden dann 10mV.

Und lass dich nicht von dem "Geschirmt" so verrückt machen. Kenne noch 
Zeiten wo jeder 5fach geschirmten Chinchkabeln im Auto hinter her 
gerannt ist. Aber das Problem kam nie durch den Schirm, sondern lag an 
einem schlecht entstörtem Nachrüstradio oder der Billigendstufe die auch 
die Störungen aus der Versorgungsspannung mitverstärkt hat.

Sauber aufbauen, Kabel so kurz wie möglich, Analogteil und Digitalteil 
getrennt filtern(LC-Filter) und im Digitalteil zusätzlich möglichst nah 
an den Versorgungspunkten des µCs mit 100nF abblocken und wie gesagt das 
Signal so früh wie möglich Vorverstärkern. Habe schon Endstufen gesehen 
die hatten hinten an den Signaleingängen erstmal einen kleine Platine 
mit OP-Amps drauf bevor das Signal überhaupt zum Verstärker geleitet 
wurde.

Schau dir mal den NE5532/5534 an dazu gibt es sehr viele Beispiele im 
Netz.

von Stefan F. (Gast)


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Thomas, du hast es noch nicht gemerkt. Es geht nicht um analoge 
Audiosignale. Der TO hat da lediglich ein Bedienfeld für seinen µC 
gebaut, welches Potis als Eingabeelement enthält. Er will bloß die damit 
eingestellten DC Spannungen per ADC einlesen.

von General E. (generalerror)


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Hi,

vorab, vielen lieben dank für die ganzen Rückmeldungen :)

ja Stefanus hat Recht, es soll ein Midi-Controller + Sequencer werden.



Michael B. schrieb:
> 1. Widerstände rauschen. EIn 100k Poti rauscht mehr als ein 1k Poti.
was wären die kleinsten Potis die ich da nehmen könnte bzw. die es so 
gibt? muss ich da was beachten?


Michael B. schrieb:
> 2. lange Leitungen fangen sich Störungen ein. Deine Leitungen sind
> verdammt lang.

oh, mh.. was kann ich tun? momentan habe ich die kabel so lang, weil ich 
ständig an das innenleben drangehen muss und somit das front-panel 
anheben.

würden dickere kabel was bringen?

(eine überlegung wäre das mux-pcb direkt unter dam front-panel zu 
befestigen, damit könnte man die kabel auf max 12cm verkürzen)


Michael B. schrieb:
> 3. Störungen fängt man durch Abschirmung aus Blech, abgeschirmt ist bei
> dir nichts.

ja das habe ich schonmal gelesen.. aber wie schirme ich so ein 
hobbyprojekt ab?

Michael B. schrieb:
> 4. uC erzeugen quasizufällige Stromimpulse auf der Versorgung. Wenn
> deine Potis an die Versorgung angeschlossen sind, reichen sie die
> Störungen die der uC selbst erzeugt an den uC weiter.
momentan wird ja alles durch den Teensy-USB mit spannung versorgt. 
sollte ich ein externes netzteil nehmen?

Michael B. schrieb:
> 5. Unsere Luft ist mit 50Hz verseucht. Wenn du das einzelne Poti exakt
> in 20ms Abständen misst, bist du 50Hz Störungen los.
hmmm... ich schalte ja die 4051'er um, mache eine pause von 40ms, und 
lese dann.

Michael B. schrieb:
> 6. Ein kleiner Kondenstaor am Analogeingang, z.B. 10nF, däpft auch schon
> mal.
am Analogeingang des Teensy? oO

Michael B. schrieb:
> 7. Störungen kommen nicht nur über die Versorgungsspannung, sondern auch
> über Masse. Also AVCC und AGND sind deine Bezugspunkte der Potispannung
> und AVCC sollte von VCC des uC störungsmässig getrennt sein.

oh.. ich versuche es mal mit AGND

Joe F. schrieb:
> 10nF ist sehr wenig.
> Ich setze gerne ein RC Glied bestehend aus einem 10K und einem 1uF vor
> den ADC, in diesem Fall vor den MUX Eingang.

also müsste an jeden EingangsPin eines jeden Muxes einen 1uF setzen? 
verstehe ich das richtig? .. ich dachte anfangs es geht darum nur den 
Vin des IC's entkoppeln(?) oO

von A. S. (Gast)


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Die wichtigsten Fragen hast Du vergessen, so machen Antworten keinen 
Sinn

Wieviel Rauschen hast Du, wo willst Du hin?
Z.b. 10bit ADC, 5V Eingang, jetzt wackeln die letzten 5 Bit, möchte auf 
+- 1% stabile Werte, ...

Hast Du eine Stabilisierung der Referenz?

Hast Du ein Messgerät? (Oszi, Multimeter mit fast minmax)

Hast Du den ADC unter Kontrolle? Also
 Langsam genug getaktet,
 Keine sporadischen Ausreißer wegen z.b. Interrupts

Messe Mal nur einen Kanal mit einer Batterie 1.5V. rauscht der Messwert 
auch?

Welchen potiwert hast Du? Was sagt das Datenblatt des Prozessors zum 
Innenwiderstand der Quelle? Notfalls Spannungsfolger dazwischen.

Messe 2 Kanäle nebeneinander, einer 0V, einer an die Batterie, aber mit 
Widerstand dazwischen: ist der Wert anders, wenn du beide Kanäle 
nacheinander samplest? Ist der Wert anders, wenn du den Widerstand 
kurzschließt?

von soso... (Gast)


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Ich vermute mal, es wurde als Referenz die Versorgung genommen, und die 
ist unsauber.

Das kann man leicht überprüfen. EIne 1,5V Batterie direkt an einen 
Analogeingang anschließen. Rauscht es? Dann ist es vermutlich das 
Problem mit der Referenz.

Lösung:
Man nehme eine Referenzquelle, oder sorge für eine saubere Versorgung.

von Stefan F. (Gast)


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Atmel empfiehlt, dass die Quelle des ADC nicht mehr als 10k Ohm haben 
sollte. Wenn man zwischen den Messungen des Potis Pausen einlegt (was 
bei Dir alleine schon aufgrund der Anzahl der Potis der Fall ist), darf 
der Widerstand ruhig größer sein. Dann benötigst du allerdings einen 
Kondensator, der die Spannung stabilisiert. In deinem Fall wäre das 
ohnehin eine sinnvolle Methode, auch wegen dem Rauschen.

Der ADC und Potis sollen eine separat gefilterte aalglatte 
Stromversorgung bekommen. Viele AVR's haben deswegen für den ADC einen 
separaten AVCC Anschluss. Im Datenblatt im ADC Kapitel wirst du eine 
Menge Hinweise finden, wie man die Funktion des ADC optimal nutzt. Da 
gibt es zum Beispiel einen Sleep Modus, in dem der ADC besser 
funktioniert als im fahrenden Zug, soweit ich mich erinnere.

Doch nach allen denkbaren Maßnahmen musst du dennoch damit rechnen, dass 
der Messwert stets ein bisschen hin und her zappelt. Das unterste Bit 
wird wohl kaum stabil stehen. Deswegen wäre es Sinnvoll, in der Software 
immer den Mittelwert der letzten 10 Messungen zu verwenden oder geringe 
Änderungen einfach zu ignorieren. Überlege Dir, welche Variante für 
deine Anwendung besser ist.

von Peter D. (peda)


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soso... schrieb:
> Ich vermute mal, es wurde als Referenz die Versorgung genommen, und die
> ist unsauber.

Das wird es sein.
Ein Anfänger wird sowas kaum richtig hinkriegen, daß die AD-Wandlungen 
nicht von den CPU-Aktivitäten gestört werden.
Manche MCs erlauben, während der Wandlung die CPU zu stoppen, das könnte 
Besserung bringen.

Am einfachsten ist es aber, einen externen ADC an einer separaten 
Analogversorgung zu nehmen und die Signale zum ADC über Optokoppler oder 
ADUM zu trennen.
Man kann statt des externen ADC auch einen extra MC nehmen, der nur die 
Wandlungen macht und die Daten zum Haupt-MC sendet. Z.B. ein ATtiny261 
kann 11 Eingänge einlesen.

von J. Zimmermann (Gast)


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Michael B. schrieb:
> 5. Unsere Luft ist mit 50Hz verseucht. Wenn du das einzelne Poti exakt
> in 20ms Abständen misst, bist du 50Hz Störungen los.
eher nicht, bei 20ms samplest Du immer zur gleichen 50Hz-Phase, 10ms ist 
wohl korrekt.
- Bandbreite geht ins Rauschen, also diese so niedrig wie nötig halten
- Quellwiderstände für Verstärker niedrig halten
mfg
Achim

von Michael B. (laberkopp)


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General E. schrieb:
> was wären die kleinsten Potis die ich da nehmen könnte bzw. die es so
> gibt? muss ich da was beachten?

Potis brauchen Strom, daher sind 1k wohl die untere Grenze.

> oh, mh.. was kann ich tun? momentan habe ich die kabel so lang, weil ich
> ständig an das innenleben drangehen muss und somit das front-panel
> anheben.

Tja.

> würden dickere kabel was bringen?

Nein.

> (eine überlegung wäre das mux-pcb direkt unter dam front-panel zu
> befestigen, damit könnte man die kabel auf max 12cm verkürzen)

Man kann sie auf 5cm verkürzen bis zum 4051 wenn der Chip auf einer 
Platine an den Knöpfen sitzt.

> ja das habe ich schonmal gelesen.. aber wie schirme ich so ein
> hobbyprojekt ab?

Gehäuse eines alten MIschpults nehmen ?

> momentan wird ja alles durch den Teensy-USB mit spannung versorgt.

Könnte der Haputgrund für das Rauschen sein.

> sollte ich ein externes netzteil nehmen?

Ein ordentliches. Man sollte digitale von analoger Stromversorgung 
trennen, beide sind nur am Punkt AGND-GND des uC verbunden, und für die 
analoge Stromversorgung durchaus an Linearregler denken, die sind 
zumindest beesser als nicht-entstörte Schaltregler.
Da bei 2 Netzteilne aber nicht klar ist, welches zuerst Spannung liefert 
und dann ist das andere noch aus, kann man zwischen VCC und AVCC 2 
Dioden schalten. So ist ganz am Anfang die Differenz zwischen AVCC und 
VCC nicht über 0.7, arbeiten beide Netzteile sind die Spannungen aber 
unabhängig.
1
        1N4148
2
       +--|>|--+
3
AVCC --+       +-- VCC
4
       +--|<|--+

> hmmm... ich schalte ja die 4051'er um, mache eine pause von 40ms, und
> lese dann.

Pro Poti ? Das dauert ja 1 Sekunde das ganze Panel einzulesen. Es muss 
schneller sein. Natürlich wäre es egal, ob man ein Poti alle 10, 20 oder 
40ms einliest, aber die anderen Potis müssen dazwischen drankommen, 
versetzt. Interessant ost es eben, ein Vielfaches der 50Hz zu nutzen.

> am Analogeingang des Teensy? oO

Nein, an den Eingängen der 4051, also einer pro Poti.

von soso... (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Am einfachsten ist es aber, einen externen ADC an einer separaten
> Analogversorgung zu nehmen und die Signale zum ADC über Optokoppler oder
> ADUM zu trennen.

Es gibt schon noch andere Möglichkeiten.
Viele µC haben VREF-Pins. Andere haben eine innterne Bandgap-Referenz. 
Mit VREF-Pin kann man einen LM4041 oder TL431 verwenden, damit wäre das 
relativ sauber (bei richtiger Auslegung).
Bei der internen Referenz ist das im Endeffekt ident.

Es kommt aber darauf an, ob der ADC des µC die interne Referenz auch 
wirklich als Referenz verwenden kann.

Ideal wäre eine ratiometrische Messung:
Bei einer (echten) ratiometrischen Messung sind Störungen egal, weil nur 
der Teilerfaktor gemessen wird: Dazu muss das Poti die gleiche (!!!) 
Versorgung wie die Analogreferenz des µC haben. Dann ist das 
Messergebnis am Poti einfach nur ein Bruchteil der Referenz (und damit 
völlig unabhängig von Störungen).
Aber hier ist eben wichtig, dass kein Kondensator hinter dem Potiometer 
sitzt, denn das verlässt sich darauf, dass Signal und Referenz die 
identische Störung drauf haben.
Bei dem Drahtverhau sehe ich da wenig Chancen.

von Christian B. (casandro)


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Zusätzlich kannst Du, wenn die Anwendung das zulässt, die Werte vom 
Wandler glätten.

An sonsten kann ich auch nur die Tips der Vorredner zusammenfassen:

Niederimpedante Spannungsteiler (z.Bsp 10 kOhm oder kleiner). Das hilft 
auch mit Fehlern durch die niedrige Impedanz einiger Eingänge

Spannung an den Potentiometern glätten und/oder ratiometrisch arbeiten, 
sprich die Referenzspannung des Wandlers verwenden.

Spannung an den Ausgängen der Potentiometern glätten falls möglich.

Kondensator an Referenzspannungspin des Controllers (selbst schon 
erlebt, bringt sehr viel)

von Michael B. (laberkopp)


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Christian B. schrieb:
> Zusätzlich kannst Du, wenn die Anwendung das zulässt, die Werte
> vom
> Wandler glätten.

Was meinst du, was
"ResponsiveAnalogRead() was das rauschen größtenteils filtert"
tut ?

> Spannung an den Potentiometern glätten und/oder ratiometrisch arbeiten,
> sprich die Referenzspannung des Wandlers verwenden.
>
> Spannung an den Ausgängen der Potentiometern glätten falls möglich.
>
> Kondensator an Referenzspannungspin des Controllers (selbst schon
> erlebt, bringt sehr viel)

Da widerspricht sich jeder Satz.

Wenn er die Referenzspannung des Controllers nutzt, misst er nicht mehr 
ratiometrisch (denn die Potis können nur an der Versorgung hängen, der 
Ref-Ausgang ist nicht belastbar genug).

Wenn man die Spannung an den Potis glättet (per Kondensator) misst er 
nicht mehr ratiometrisch, sondern verstärkt die Schwankungen.

Christian B. schrieb:
> An sonsten kann ich auch nur die Tips der Vorredner zusammenfassen:

Man sollte sie wenigstens vor dem zusammenfassen verstanden haben.

von Stefan F. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Da widerspricht sich jeder Satz.

Ich verstehe die Zusammenfassung als Auflistung der Möglichkeiten ohne 
den Anspruch, dass alle gleichzeitig Sinne ergeben.

von General E. (generalerror)


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Achim S. schrieb:
> Die wichtigsten Fragen hast Du vergessen, so machen Antworten
> keinen
> Sinn
>
> Wieviel Rauschen hast Du, wo willst Du hin?
> Z.b. 10bit ADC, 5V Eingang, jetzt wackeln die letzten 5 Bit, möchte auf
> +- 1% stabile Werte, ...
>
> Hast Du eine Stabilisierung der Referenz?
>
> Hast Du ein Messgerät? (Oszi, Multimeter mit fast minmax)
>
> Hast Du den ADC unter Kontrolle? Also
>  Langsam genug getaktet,
>  Keine sporadischen Ausreißer wegen z.b. Interrupts
>
> Messe Mal nur einen Kanal mit einer Batterie 1.5V. rauscht der Messwert
> auch?
>
> Welchen potiwert hast Du? Was sagt das Datenblatt des Prozessors zum
> Innenwiderstand der Quelle? Notfalls Spannungsfolger dazwischen.
>
> Messe 2 Kanäle nebeneinander, einer 0V, einer an die Batterie, aber mit
> Widerstand dazwischen: ist der Wert anders, wenn du beide Kanäle
> nacheinander samplest? Ist der Wert anders, wenn du den Widerstand
> kurzschließt?

puuuuh.. 90% davon verstehe ich noch nicht :/ .. da ist auf jeden fall 
nock viel zu tun.

ein multimeter habe ich, klar.. ein oscilliskop habe ich auch schon ein 
auge drauf geworfen, aber leider habe ich noch keinen plan worauf man 
achten muss bei so einer anschaffung.

aber ich versuche mal deine tipps durchzuackern :)

von General E. (generalerror)


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Michael B. schrieb:
> General E. schrieb:
>> ja das habe ich schonmal gelesen.. aber wie schirme ich so ein
>> hobbyprojekt ab?
>
> Gehäuse eines alten MIschpults nehmen ?

poah.. da müsste ich erstmal eines finden in der größe was ich 
ausschlachten kann.. das wird schwer.

kommt es nur auf die abschirmung von aussen an? ..d.g. wenn ich mein 
projekt in einen blech-kasten stecke, dann ist das geschirmt?
wie dick sollten die "wände" minimal sein?

Michael B. schrieb:
> General E. schrieb:
>> sollte ich ein externes netzteil nehmen?
>
> Ein ordentliches. Man sollte digitale von analoger Stromversorgung
> trennen, beide sind nur am Punkt AGND-GND des uC verbunden, und für die
> analoge Stromversorgung durchaus an Linearregler denken, die sind
> zumindest beesser als nicht-entstörte Schaltregler.
> Da bei 2 Netzteilne aber nicht klar ist, welches zuerst Spannung liefert
> und dann ist das andere noch aus, kann man zwischen VCC und AVCC 2
> Dioden schalten. So ist ganz am Anfang die Differenz zwischen AVCC und
> VCC nicht über 0.7, arbeiten beide Netzteile sind die Spannungen aber
> unabhängig.        1N4148
>        +--|>|--+
> AVCC --+       +-- VCC
>        +--|<|--+

ja cool.. werd mir mal ein netzteil besorgen :)

Michael B. schrieb:
> General E. schrieb:
>> hmmm... ich schalte ja die 4051'er um, mache eine pause von 40ms, und
>> lese dann.
>
> Pro Poti ? Das dauert ja 1 Sekunde das ganze Panel einzulesen. Es muss
> schneller sein. Natürlich wäre es egal, ob man ein Poti alle 10, 20 oder
> 40ms einliest, aber die anderen Potis müssen dazwischen drankommen,
> versetzt. Interessant ost es eben, ein Vielfaches der 50Hz zu nutzen.

also ich hab momentan 5 reihen a 8 potis.. eine reihe jeweils an einem 
MUX.. d.h. grade sind 5 MUX'e aktiv (auf dem board sind noch mehr 
4051'er)
ich schalte die MUX'e um und lese dann alle 5 MUX'e..

von Joe F. (easylife)


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General E. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> General E. schrieb:
>>> ja das habe ich schonmal gelesen.. aber wie schirme ich so ein
>>> hobbyprojekt ab?
>>
>> Gehäuse eines alten MIschpults nehmen ?
>
> poah.. da müsste ich erstmal eines finden in der größe was ich
> ausschlachten kann.. das wird schwer.

Also ich habe schon Geräte gebaut mit (nicht schirmendem) Plastikgehäuse 
und ca. 50 Potis waren über 1/4 qm verteilt. Kein Problem.
Wichtig ist eben, dass man die Signale filtert, denn in die langen 
Leitungen streut einiges ein.
Bei vielen weit verteilten Potis kann man auch den REF Eingang nicht zur 
Kompensation von eingestreuten Störsignalen nutzen, ausser man würde das 
REF Signal differentiell und über weitere MUXes zu jedem Poti führen -> 
unsinniger Aufwand.
Alles mit Filtern "glattbügeln" (Poti-Versorgungen, Poti-Signale, VREF) 
funktioniert da ganz gut.
Anregungen dazu habe ich gegeben.

Die MUXes sollten übrigens nahe am ADC sitzen, und auch zwischen der MUX 
und dem ADC ist ein kleines Filter nötig (-> dem Datenblatt des ADC zu 
entnehmen).
Zwischen Umschalten der MUX und dem Samplen sollte ein kleines Delay 
liegen, denn durch das Umschalten entsteht je nach Potistellungen ein 
plötzlicher Spannungssprung. Auch dafür ist der 1uF vor der MUX sehr 
hilfreich, denn er kann den üblicherweise wesentlich kleineren 
Kondensator des ADC Eingangsfilters schneller umladen, als über den 
Poti-Widerstand.

1K Potis ziehen bei so großer Stückzahl relativ viel Strom. 10K-20K sind 
aus meiner Erfahrung absolut brauchbar. Der überwiegende Teil des 
beobachteten "Rauschen" kommt auch nicht vom Poti(-widerstand) selbst, 
es sind i.d.R. Stör-Einstrahlungen in die langen Verbindungsleitungen.

von Christoph K. (christoph_k314)


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Einfach mal rechnen:

5v ref und 10 bit macht knapp 5mV fürs LSB

50kohm Poti bei 20 grad und 100hz Bandbreite machen ca 280nv

Also: vergiss die niederohmigen potis

Gönn denn potis eine saubere versorgung. Führe die Leitungen verdrillt. 
Treibe den adc mit nem opv-Tiefpass >100 <1000Hz damit der dem 
umschalten vernünftig schnell folgen kann. Mach den Rest auf <50Hz in 
Software.

Schau dass du alles analoge sternförmig an den elko der analogem 
Versorgung führst, mach da einen Sternpunkt.

von Falk B. (falk)


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Also bei meinen letzten Aufbauten mit AVR und dessen 10 Bit ADC war ich 
von der Rauscharmut begeistert, und das, obwohl ich VCC als 
Referenzspannung genutzt habe! 10k Potis sind kein Problem. Dann noch 
ein paar Dutzend bis 100nF direkt an die ADC-Eingänge (Filter + 
Kurzzeitpuffer für den Abtastvorgang) und gut. Da hat teilweise nicht 
mal das letzte LSB gewackelt!

Aber wie so oft muss man mal gescheit kommunizieren.

Wie groß ist das Rauschen? Wieviele LSB?
Wie wird gemessen? Abtastrate?
Wie sieht der reale Aufbau aus? Wildes Drahtverhau? Verdrillte Kabel?
Wie sieht die Versorgungsspannung aus? Guter Linearregler oder billige 
Wandwarze aus China?

Siehe Netiquette.

von Michael B. (laberkopp)


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General E. schrieb:
> ja cool.. werd mir mal ein netzteil besorgen :)

Da du wohl ein Mischpult mit Elektronik bauen willst, gehört ein 
Netzteil wohl dazu.
Du wirst doch mit dem Mischpult irgendwas mischen wollen, WIR wissen 
nicht ob Audio oder Licht oder S/PDIF, aber ungestörte 5V aus einem 
Linearregler und vielleicht +/-15V für XLR Audio wäre wohl nicht 
verkehrt.
Der Bau einer Netzteilplatine mit Trafo, Siebelko und Spannungsreglern 
sollte also sowieso vorgesehen sein.

General E. schrieb:
>> Gehäuse eines alten MIschpults nehmen ?
>
> poah.. da müsste ich erstmal eines finden in der größe

Kann ja wohl nicht so schwer sein:

https://www.ebay.de/itm/Mischpult-gebraucht/142927496641

Knöpfe und XLR Buchsen und Fader sind auch gleich drin.

von General E. (generalerror)


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also ich habe jetzt eure tipps befolgend einen neuen schaltplan 
erstellt.

würde mich freuen wenn mal jemand drüberschauen könnte :)

wäre das ok?

unten ist der Teensy 3.6

die ersten 3x MUX'e von rechts sind für schalter (daher die widerstände 
an den eingängen).. verbunden mit GND des Teensy.. die MUX'e sind mit 
einem 10uF(??) kondensator entkoppelt.

dann kommen die 5x MUX die analoge signale lesen sollen.. diese sind an 
AGND angeschlossen. an jedem IN dieser MUX'e ist ein kondensator (1uF) 
zur stabilisierung angeschlossen.. diese MUX'e sind ebenfalls entkoppelt 
mit einem 10uF(????) kondensator.

von Analog OPA (Gast)


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J. Zimmermann schrieb:
> eher nicht, bei 20ms samplest Du immer zur gleichen 50Hz-Phase, 10ms ist
> wohl korrekt.

20ms ist korrekt. Er will ja immer denselben Punkt haben und keinen, der 
davon abweicht und künstliche Effekte macht.

von nachtmix (Gast)


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General E. schrieb:
> also ich habe jetzt eure tipps befolgend einen neuen schaltplan
> erstellt.

Wo sind denn da die Potis?

Wenn der Ausgang von Potis belastet wird, also ein nennenswerter Strom 
durch den Schleifkontakt fliesst, ist das, besonders bei Gleichspannung, 
oft eine Quelle von starkem Rauschen.
Deshalb sollte die Last am Poti-Ausgang möglichst hochohmig sein, 1MOhm 
oder so.

von Stefan F. (Gast)


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nachtmix schrieb:
> Wenn der Ausgang von Potis belastet wird, also ein nennenswerter Strom
> durch den Schleifkontakt fliesst, ist das, besonders bei Gleichspannung,
> oft eine Quelle von starkem Rauschen.

Bevor er jetzt jedem Poti oder ADC einen hochohmigen Verstärker 
spendiert und dann trotzdem noch elektromagnetische Wellen einfängt, ist 
die bereits mehrfach vorgeschlagene Variante mit einem simplen 
Kondensator praktikabler.

von Falk B. (falk)


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@General E. (generalerror)

>MuxSch.png

>würde mich freuen wenn mal jemand drüberschauen könnte :)

Ufff! Schon mal dein Bild SELBER angeschaut? Wer soll da was erkennen 
können? Siehe Bildformate.

von Peter D. (peda)


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Christoph K. schrieb:
> Schau dass du alles analoge sternförmig an den elko der analogem
> Versorgung führst, mach da einen Sternpunkt.

Nö.
Die Potis gehen direkt an AVCC, AGND des ADC und nirgends sonst hin!
Netzteil -> AVCC, AGND -> Potis.
Ansonsten versaut Dir der nicht konstante Spannungsgabfall auf den 
Leitungen zum MC die Messung.

von J. Zimmermann (Gast)


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Analog OPA schrieb:
> 20ms ist korrekt. Er will ja immer denselben Punkt haben und keinen, der
> davon abweicht und künstliche Effekte macht.

Kannst Du natürlich machen, wenn Dich ein systematischer Messfehler 
nicht stört. Wenn Du richtig MESSEN willst, nimmst Du 10ms und 
mittelst/addierst über 2 aufeinanderfolgende Werte. Künstliche Effekte? 
"Häh, Was dat?"
mfg
Achim

von General E. (generalerror)


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nachtmix schrieb:
> General E. schrieb:
>> also ich habe jetzt eure tipps befolgend einen neuen schaltplan
>> erstellt.
>
> Wo sind denn da die Potis?

oben über den MUX'es sind die Steck-Verbinder, da kommen die Buttons und 
die Potis dran.

Falk B. schrieb:
> @General E. (generalerror)
>
>>MuxSch.png
>
>>würde mich freuen wenn mal jemand drüberschauen könnte :)
>
> Ufff! Schon mal dein Bild SELBER angeschaut? Wer soll da was erkennen
> können? Siehe Bildformate.

ja das habe ich mir auch gedacht als ich das hochlud :/ .. kein plan 
warum ich es dennoch tat.. hätte lieber schlafen gehen sollen :D

anbei nochmal als SVG.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@General E. (generalerror)

>anbei nochmal als SVG.

Fail! Wenn schon, dann als PDF! Siehe Bildformate!

Deine Stecker haben schon das erste Problem. Dort liegt keine Masse an. 
Wenn du die sonstwoher ziehst, hast du eine schöne Empfangsantenne 
(Fläche zwischen Poti-Signal und Masse. Masse muss möglichst eng, im 
Idealfall verdrillt mit den Signalen geführt werden. Ebenso die 3V3 
Versorgung.

von General E. (generalerror)


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Falk B. schrieb:
> @General E. (generalerror)
>
>>anbei nochmal als SVG.
>
> Fail! Wenn schon, dann als PDF! Siehe Bildformate!

Shit.. sorry ..

Falk B. schrieb:
> Deine Stecker haben schon das erste Problem. Dort liegt keine Masse an.
> Wenn du die sonstwoher ziehst, hast du eine schöne Empfangsantenne
> (Fläche zwischen Poti-Signal und Masse. Masse muss möglichst eng, im
> Idealfall verdrillt mit den Signalen geführt werden. Ebenso die 3V3
> Versorgung.

das verstehe ich nicht so ganz.. ich meine, an die stecker kommen ja nur 
die Data-pins der Potis dran, genauso wie ich es vorher auf dem 
breadboard hatte..

die Potis an sich bekommen 3.3V und GND direkt vom Teensy.. warum nun 
die Stecker auch noch erden? (und vor allem wie? oO)

von Stefan F. (Gast)


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Der Schaltplan ist ohne die Potis nur ein halber Schaltplan.

Kondensatoren scheinst du immer noch für weitgehend unnötig zu halten. 
ich bin enttäuscht, dass du unsere Hinweise diesbezüglich nicht ernst 
genommen hast.

von Stefan F. (Gast)


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> die Potis an sich bekommen 3.3V und GND direkt vom Teensy

Vielleicht kommen wir mal zu der Erkenntnis, dass das Design des Teensy 
Moduls für diese Anwendung suboptimal ist.

von Falk B. (falk)


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@General E. (generalerror)

>> Deine Stecker haben schon das erste Problem. Dort liegt keine Masse an.
>> Wenn du die sonstwoher ziehst, hast du eine schöne Empfangsantenne
>> (Fläche zwischen Poti-Signal und Masse. Masse muss möglichst eng, im
>> Idealfall verdrillt mit den Signalen geführt werden. Ebenso die 3V3
>> Versorgung.

>das verstehe ich nicht so ganz.. ich meine, an die stecker kommen ja nur
>die Data-pins der Potis dran,

Eben das ist falsch und eine mögliche Quelle für Störungen.

>die Potis an sich bekommen 3.3V und GND direkt vom Teensy.

Ja, aber es ist NICHT egal, wo diese Leitungen verlaufen!!! Du kannst 
prinzipiell diese Spannungen mit einer sehr langen, weitschweifigen 
Leitung an die Potis bringen, welche sehr weit von den Signalen der 
Potis entfernt ist. Dann baust du dir eine magnetische Antenne, denn in 
die Querschnittsfläche aus Signalleitung und Masseleitung oder 
Versorgungsleitung kann induktiv eine Störung einkoppeln. Darum müssen 
Signale und Masse+Versorgung räumlich sehr nah beieinander liegen. Im 
Idealfall verdrillt mit gemeinsamer Schirmung.

> warum nun die Stecker auch noch erden? (und vor allem wie? oO)

Das hat mit erden nix zu tun sondern mit Leitungsführung. Das ist das 
kleine 1x1 der EMV.

von Cab_leer (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Nö.
> Die Potis gehen direkt an AVCC, AGND des ADC und nirgends sonst hin!
> Netzteil -> AVCC, AGND -> Potis.
> Ansonsten versaut Dir der nicht konstante Spannungsgabfall auf den
> Leitungen zum MC die Messung.

Offensichtlich hast du das Prinzip es sternpunktes nicht verstanden. Der 
sternpunkt kommt direkt neben de adc wenn möglich. Aber die AGnd Pins 
des adc sind sicher weder Quelle noch Senke für die Ströme im 
analogteil. Die Aufgabe übernehmen die elkos und je nach Frequenz 
Keramik-c‘s nach dem z.b. Linearregler. Gerade mit dem Sternpunkt und 
der dadurch getrennten Führung von Last und signalströmen erreicht man 
ja gute Ergebnisse. Voraussichtlich ist es bei der reinen dc Anwendung 
im Analogteil des to nicht so dramatisch. Sollte man eher schauen keine 
Loops aufzuspannen. Das geht mit dem SG aber auch super

von Falk B. (falk)


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@Stefanus F. (stefanus)

>> die Potis an sich bekommen 3.3V und GND direkt vom Teensy

>Vielleicht kommen wir mal zu der Erkenntnis, dass das Design des Teensy
>Moduls für diese Anwendung suboptimal ist.

Schon wieder Unsinn vom "Experten". Der Op hat noch nicht mal gescheit 
gemessen und kommuniziert, was logischerweise an seinem Mangel an 
Grundlagen liegt.


@OP

Mach mal einen schnellen Test. Nimm drei verdrillte Leitungen mit ca. 
der gleichen Länge wie in deinem aktuellen Aufbau. Löte die direkt an 
den Teensy-ADC-Eingang bzw. GND/3V3, parallel zum ADC-Eingang auch 100nF 
gegen GND. Am anderen Ende dann der Poti. Dann miss 100 mal den ADC-Wert 
mit meinetwegen 10-20ms Abstand, ohne zusätzliche Filterung in Software. 
Einfach direkt den ADC auslesen. Pack die Daten in Excel und laß dir das 
Minimum und Maximum berechnen. Dann wissen wir erstmal, wieviel dein ADC 
rauscht.

Den gleiche Test kannst du mit einer minimal kurzen Leitung zwischen 
Teensy und Poti wiederholen.

von A. S. (Gast)


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Es wäre schön, wenn Du

- exemplarisch Werte dranschreiben würdest (und nicht hier im Thread 
verteilt), also Kondensatoren, Widerstand, Poti.

- Wenn Du exemplarisch ein Poti einzeichnen würdest

- Wenn Du nochmal schreibst, wie groß Dein Rauschen dann nun ist.

Bei Potis ist es übrigens nicht gut, wenn Versorgung und Referenz 
unterschiedlich sind. Entweder die Versorgung ist stabil (egal welcher 
Wert), .... dann muss sie auch Referenz sein, ... oder sie wackelt, dann 
kann das keiner ausbügeln.

von Jürgen S. (engineer) Benutzerseite


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Analog OPA schrieb:
> J. Zimmermann schrieb:
>> eher nicht, bei 20ms samplest Du immer zur gleichen 50Hz-Phase, 10ms ist
>> wohl korrekt.
> 20ms ist korrekt. Er will ja immer denselben Punkt haben und keinen, der
> davon abweicht und künstliche Effekte macht.

Das würde funktionieren, wenn die Störung immer die gleiche Amplitude 
hat, was aber nicht so 100% stimmt. Dann klappt es auch nur mit 
perfekten 50Hz, weil es sonst eine Schwebung gibt. Und es erfordert, 
dass es keine Oberwellen gibt. Das wiederum ist so ziemlich nie der 
Fall.

Besser ist es, auf den Oberwellen zu sampeln und diese zu filtern, also 
zu addieren und sich auslöschen zu lassen. Nimmt man den Mittelwert aus 
2 Punkten, die exakt eine halbe Periode entfernt sind, ist man immer auf 
Null.
Das gilt für die 50%, wie für die Oberwellen. Das Ergebnis ist ein 
50Hz-Kammfilter als Notch. Dann wären 50Hz-Aktivitäten schon mal weg.

Als weitere Maßnahme könnte man einen 5Hz Tiefpass draufsetzen. Das 
lässt schnelle manuelle Änderungen noch gut zu, glättet Potikratzer und 
verwirft das eigentliche Rauschen der HF.

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