ADC-Werte entflackern

Bau per Software eine kleine Hysterese ein.

Wenn der neue Wert sich nur um max. 1 vom alten Wert unterscheidet, dann 
lass den alten Wert.
Das eine Bit an Auflösungsverlust musst du dann halt verschmerzen, aber 
für einen einfachen Poti sollten 512 Werte genügen.

Ansonsten kannst du das natülich noch komplizierter machen. Du merkst 
dir den vorherigen und vorvorherigen Wert.
Nur wenn der neue Wert anders als der vorherige und gleich dem 
vorvorherigen Wert ist dann ignorierst du ihn.
Damit kannst du auch eine kleine Änderung erfassen, nur wenn es wieder 
zurückspringt wird die Änderung ignoriert.

Du musst natürlich bei jedem (akteptierten) neuen Wert die vorherigen 
Werte entsprechend umspeichern.

jörn_s schrieb:
> Gibt es eine Methode, wie man dieses Springen zwischen zwei Werten
> softwaremäßig "rausrechnen" kann?
Du brauchst eine Hysterese.

Denn auch wenn du mit vielen Messwerten überabtastest und die dann mit 
einem Tiefpass filterst, wird dein Ergebnis trotzdem zappeln. Nimm 
einfach mal an, du würdest laufend die Werte 127 und 128 bekommen: 127, 
128, 127, 128, 127, 128, usw. Nach der Tiefpassfilterung wirst du 
feststellen, dass sie gar nichts gebracht hat. Probiers aus.

Mit genau dieser Zahlenkette wirst du auch feststellen, dass es nichts 
bringt, das unterste Bit "abzuschneiden". Allein die 
"Zappelwahrscheinlichkeit" wird dadurch geringer, weil jetzt nur Werte 
kritisch sind, bei denen das zweitniedrigste Bit zappelt.

jörn_s schrieb:
> Letztlich soll jede Stellung des Potis genau einen Wert als natürliche
> Zahl ergeben, egal, ob man das Poti hoch- oder runterdreht und der Wert
> soll in keiner Potistellung von selber flackern.

Mir kommen primär zwei Verfahren in den Sinn:

1. analoges Tiefpassfilter + digitales Oversampling + Erzeugen einer 
Hysteresis

2. Inkrementalgeber statt Potentiometer

Zu 1.: Durch das Tiefpassfilter soll nicht nur das normale Rauschen 
reduziert werden, sondern insbesondere auch Einstreuungen durch 
Funksignale. Das Oversampling reduziert ebenfalls das analoge und das 
Wandlerrauschen. Anschließend zeichnet man eine Vielzahl von Messwerten 
für mehrere Potentiometerstellungen auf. Für jede Stellung bestimmt man 
dann die Streuung der gemittelten Messwerte. Die Hysteresis stellt man 
dann etwas größer als die größte Streuung ein. Sobald die Hysteresis 
durch Betätigen des Potentiometers überschritten wurde, folgt das 
resultierende Messergebnis den gemittelten Messwerte. Nach einer 
experimentell zu bestimmtenden Zeit rastet das Messergebnis dann ein, so 
dass die Hysteresis wieder wirksam wird. Der Nachteil dieses Verfahrens 
besteht darin, dass man nicht auf sehr kleine Änderungen der 
Potentiometerstellung reagieren kann. Die Praxis zeigt aber, dass die 
Haftreibung des Schleifkontaktes und die Elastizität der 
Schleiferaufhängung eh zu einer deutlichen Hysteresis führt, d.h. der 
Schleifer muss nach dem Stillstand eh erst einmal "losbrechen". Bei 
geschickter Wahl der Parameter ist die softwaremäßige Hysteresis 
überhaupt nicht zu merken.

Die Erfahrung zeigt, dass mit bei einem normalen Potentiometer etwa 1000 
Stellungen auflösen kann. Diese sind zwar monoton angeordnet, aber die 
Linerarität ist deutlich schlechter. Mit einem 12-Bit-ADC und ca. 
achtfachem Oversampling liegt man in einem akzeptablen Bereich. Ich 
schätze , dass man dann bei einer Hysteresis von ca. +/-2 
ADC-Inkrementen landet.

Zu 2.:
Bei einem Inkrementalgeber mit mechanischer Rastung gibt es gar keine 
Wackler, sondern die Rastung nicht genau auf einer Kante liegt. Bei 
einem Inkrementalgeber ohne Rastung beträgt der Wackler entweder -1 oder 
+1 Inkrement bzw. Graycode-Wert. Hier ist die Implementierung einer 
Hysteresis sogar noch viel einfacher.

jörn_s schrieb:
> Hysterese klingt gut! Die Auflösung muss nicht besonders hoch sein, nur
> eben flackerfrei :)

Wie hoch denn? Wieviele Stufen willst du auflösen?

> Was bedeutet in diesem Zusammenhang Oversampling?

Man mißt deutlich öfter als man eigentlich muss.

Wolfgang schrieb:
> Warum sollte das Signal eines Inkrementalgeber nicht hin- und her
> springen, wenn er an einer Grenze steht?

Weiterlesen hilft...

Andreas S. schrieb:
> Zu 2.:
> Bei einem Inkrementalgeber mit mechanischer Rastung gibt es gar keine
> Wackler, sondern die Rastung nicht genau auf einer Kante liegt. Bei
> einem Inkrementalgeber ohne Rastung beträgt der Wackler entweder -1 oder
> +1 Inkrement bzw. Graycode-Wert. Hier ist die Implementierung einer
> Hysteresis sogar noch viel einfacher.

A. S. schrieb:
>> In Software könnte das bedeuten, dass du geringe Änderungen (z.B. +/-2)
>> gegenüber der vorherigen Messung ignorierst. Erst bei größeren
>> Änderungen reagierst du.
> Genau damit wirst Du nicht glücklich, weil es Dir nicht möglich ist,
> z.b. 100 einzustellen. Du stehst bei 98 und irgendwie "spinnt" das
> Dingen dann.
In meiner Software würde das bedeuten, dass ich 16-fach überabtaste, 
diese 16 Werte dann mittele und die durch die Überabtastung gewonnenen 4 
binären "Nachkommastellen" als Information für die Hysterese verwende.

Lothar M. schrieb:
> In meiner Software würde das bedeuten, dass ich 16-fach überabtaste,
> diese 16 Werte dann mittele und die durch die Überabtastung gewonnenen 4
> binären "Nachkommastellen" als Information für die Hysterese verwende.

Probiers aus, Du wirst Dich wundern.
Ist die Spannung zu glatt, kannst Du nicht ein einziges Bit hinzu 
zaubern. Du mußt einen Sägezahn addieren, so daß immer mehrere Werte 
durchlaufen werden.
Was aber geht, wenn die reale Auflösung des ADC größer als die 
gewünschte Schrittweite ist. Z.B. Du willst 100 Stufen, dann geht ein 
10Bit-ADC und eine Hysterese von 5.