Was haltet Ihr davon, mit dem obigen AD-Wandler ein ziemlich präzises Spannungsmessgerät zu selber zu bauen?
Angehängte Dateien:
-
ADS1256.png
540 KB
Gerd schrieb: > Was haltet Ihr davon, mit dem obigen AD-Wandler ein ziemlich präzises > Spannungsmessgerät zu selber zu bauen? Für ein genaues Spannungsmeßgerät braucht man mehr als einen AD-Wandler mit vielen Bits.
Deshalb will er das Gerät ja auch nicht aus, sondern mit diesem ADC bauen.
Der Eingangsspannungsbereich beträgt 5V. Schon ein 10-Bit-Wandler ist auf 5 mV genau. Ein 12-Bit-Wandler ist auf 1,22 mV genau. Auf einer Leiterplatte mit einigen Digitalbausteinen ist es schon schwierig, Rauschspannungen unter 10 mV zu halten. Und bei Spannungen unter 1 mV müssen schon Einflüsse durch Thermospannungen vom Aufbau her ausgeschlossen werden. Und die im Datenblatt genannte Nichtlinearität zeigt, dass man allein daraus bei Absolutmessungen das Ergebnis ohnehin nicht genauer als 16 Bit wird. Dass die genannte Referenz ADR03 nach Datenblatt des Herstellers nur eine "Initial accuracy ±0.1%" hat, will ich mal gnädigerweise, da wir sonst bei der absoluten Messgenauigkeit wieder bei der Auflösung eines 10-Bit-Wandlers landen. Solche Wander benötigt man für Signalverarbeitung wo es auf den absoluten Wert nicht so genau ankommt, es aber sicher erkannt werden muss, ob das nächste Sample höher oder niedriger liegt und wie groß die (relative) Abweichung ist. Auch für eine logarithmische Kompression sind solche Wandler nötig.
Gustl B. schrieb: > Deshalb will er das Gerät ja auch nicht aus, sondern mit diesem ADC > bauen. Aha, also ein 7 1/2 stelliges Multimeter für 20 EUR.
Gerd schrieb: > Was haltet Ihr davon, mit dem obigen AD-Wandler ein ziemlich präzises > Spannungsmessgerät zu selber zu bauen? Immerhin eine ziemlich präzise Frage. Eingangspannungsbereich? Schutzlemente? Messrate? Auflösung oder Genauigkeit? Temperaturbereich? Umgebung? Gehäuse? Spannungsversorgung? EMV? Butzo
>Was haltet Ihr davon, mit dem obigen AD-Wandler ein ziemlich präzises >Spannungsmessgerät zu selber zu bauen? Ich empfehle dir hier im Forum nach Beiträgen von Anja zu diesem Thema zu suchen. Hier ist ein guter Start: Beitrag "24bit ADC Schaltung qualifizieren" Gruß J
:
Bearbeitet durch User
Harald W. schrieb: > Aha, also ein 7 1/2 stelliges Multimeter für 20 EUR. Nein, natürlich nicht. Das ist nur der ADC. Oder noch genauer: Das ist eine Platine mit einem ADC drauf. Und ja, mit diesem ADC könnte man ein Multimeter bauen. Ich würde da nicht diese Platine verwenden, und es muss noch weitere Hardware gebaut werden, aber ja, man kann diesen ADC verwenden. Außerdem schrieb er nur von einem Gerd schrieb: > ziemlich präzises Spannungsmessgerät und nicht von einem Harald W. schrieb: > 7 1/2 stelliges Multimeter Selbst wenn am Ende 5 Stellen bei rauskommen kann man das schon "ziemlich präzise" nennen. Ich finde er kann das mal versuchen. Da wird er viel bei lernen, der Weg ist das Ziel.
:
Bearbeitet durch User
Um das zu machen musst Du, was Analogtechnik betrifft, noch mehr wie fit sein. In den meisten Fällen fängt es schon damit an, dass man aus einem bestehenden Aufbau, der zwar 24 Bit auflöst, noch lang keine 24 Bit Genauigkeit herauskitzeln kann. Da kann das Datenblatt noch so Hochglänzend sein wie es will.
Sebastian S. schrieb: > In den meisten Fällen fängt es schon damit an, dass man aus einem > bestehenden Aufbau, der zwar 24 Bit auflöst, noch lang keine 24 Bit > Genauigkeit herauskitzeln kann. Ja, da habe ich folgende Praxiserfahrung: 24-Bit-Wandler AD7710 auf einem original Demoboard von Analog Devices. Man konnte schon froh sein, wenn 16 Bits stabil waren...
Angehängte Dateien:
-
AD584_VoltageRefernce.png
310 KB
Günni: >Auf einer >Leiterplatte mit einigen Digitalbausteinen ist es schon schwierig, >Rauschspannungen unter 10 mV zu halten. Wenn ich es richtig sehe, sollte man Rauschen mitteln können. Je nach Mittellungszeit wird das dann mehr oder weniger genau. Wie wär's wenn man mit einem Relay eine Voltage Reference zum Kallibrieren kurz vorher an den ADC legt?
Habe neben mir ein "Multimeter" zur Spannungsmessung mit ADS1115 auf dem Steckbrett stehen. Das reicht völlig aus, 24bit sind einfach absolut unnötig. Wenn ich Zeit habe wird daraus mal ein fertiges USB-DMM mit mehreren galvanisch getrennten Eingängen, die einzelnen Stufen werden per I2C Isolator (ISO1540) gesteuert/ausgelesen. Die Eingangsstufe ist von echten DMMs abgeschaut. Per Analogmux (MAX328, 1pA typ.) wird abwechselnd die Eingangsspannung (über 10MOhm), 0V oder ein LT1019 auf einen TS912 geschaltet, der das Signal aufbereitet und an den ADS1115 weiter reicht. Per zweitem Analogmux lassen sich noch diverse Teiler zuschalten. Die Analogmuxe sind in etwa gleich teuer wie der ADC. In der Form lief das ganz ordentlich im Vergleich zu einem Voltcraft DMM. Die 10MOhm machen mir etwas Sorgen, vielleicht geh ich auf 1MOhm runter. Man muss sich da schon Gedanken um 50/60Hz rejection machen, vor allem wenn man die PGA vom ADS1115 verwendet. Warum ich das schreibe? Die Bits von ADC sind noch das einfachste an der Sache. Ich denke auch nicht, dass ich die 16Bit vom ADS1115 wirklich ausreize mit der Schaltung. Der ist aber halt einfach billig, also nehm ich gern die 16 Bit.
chris_ schrieb: > Wenn ich es richtig sehe, sollte man Rauschen mitteln können. Je nach > Mittellungszeit wird das dann mehr oder weniger genau. Und das machen solche ADCs auch schon. https://www.ti.com/lit/ds/sbas288k/sbas288k.pdf Seite 12. Von den 24 Bits bekommt man die maximalen 23 rauschfreien Bits nur bei einer extrem niedrigen Abtastrate. Bei der maximalen Abtastrate, 30 kSamples/s sind das nurnoch 17.1 rauschfreie Bits.
>Von den 24 Bits bekommt man die maximalen 23 rauschfreien Bits nur bei einer >extrem niedrigen Abtastrate. So flink sind meine Augen aber nicht, also paar Hz für eine Anzeige sind da schon ausreichend. https://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1989-04.pdf
:
Bearbeitet durch User
von Johannes (Gast) 17.01.2021 18:11 >Man muss >sich da schon Gedanken um 50/60Hz rejection machen, vor allem wenn man >die PGA vom ADS1115 verwendet. Für einen 50 Hz Filter musst Du einen MovingAverageFilter mit N x 20ms implementieren, dann sollte die Netzfrequenz gut unterdrückt werden.
Das weis ich doch, aber trotzdem danke ;-) Man muss es halt auch umsetzen. Lässt man es weg, sieht man das sehr deutlich im Messergebnis. Deutlicher als ich es erwartet hätte. Es macht auch Sinn ein wenig mit einem RC Tiefpass nachzuhelfen, damit der ADS1115 nicht alle noch so großen Spikes auf der Leitung sieht.
Ordentliche 24 bit Wandler kann man gleich mit 24.576 MHz bespassen. Gut fuer die 50 Hz Filterung.
Gerd schrieb: > Was haltet Ihr davon, mit dem obigen AD-Wandler ein ziemlich präzises > Spannungsmessgerät zu selber zu bauen? Die Frage ist doch erst einmal, WAS für Spannungen Du damit messen möchtest. WENN Du auch AC oder PWM-DC messen möchtest, dann bis zu welcher Frequenz? Und überhaupt bis zu welchem Spannungsbereich? Und welche Genauigkeit brauchst Du wann, wo und wofür? Sobald Du über ~5VDC oder 0,3V über Versorgung messen möchtest, brauchst Du einen Spannungsteiler, der die Impedanz nach unten zieht. Möchtest Du AC messen, muss alles entkoppelt sein. Womit möchtest Du die Werte auswerten/anzeigen, wenn Dich bis zu 8 NF-Eingänge gleichzeitig interessieren? Wenn Du mehr mitteilst, kann man Dich auch besser beraten.
Eigentlich ist das Pferd von hinten aufgezäumt. Wenn man ein Spgs-Messgerät bauen will, überlegt man sich, was man will (Bereiche, Genauigkeit, Drift) und sucht dann Komponenten dafür. Z.B einen langsamen ADC, der über 50 bis 500ms mittelt. Wenn Du diesen ADC ausprobieren willst, nur zu. Aber dann eher ein fester Spannungsbereich und grafische Anzeige für Rauschen, 50 Hz Messungen, TRMS oder sowas.
Günni schrieb: > Der Eingangsspannungsbereich beträgt 5V. Schon ein 10-Bit-Wandler ist > auf 5 mV genau. Ein 12-Bit-Wandler ist auf 1,22 mV genau. Nein, 12 Bit lösen die 5V auf 1,22mV auf, das sagt nichts über die Genauigkeit.
Bei 24 bit reicht ein Bereich bis 16.777215 V. Fuer negative Spannungen einfach umpolen!
Gerd : gute Idee. Mach es, versuch es. Lern was dabei... höre nicht auf die ganzen PHonies hier... 90% sind "Maker", haben aber noch nie wirklich was "gemacht". Anbei ein link, wie sowas richtig geht. also vom Grundsatz her. https://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1989-04.pdf Kann ich jedem ernsthaft Interessiertem und allen Laberbacken nur dringend empfehlen! Grüße
BoB schrieb: > Gerd : gute Idee. Mach es, versuch es. Lern was dabei... Die "umfangreiche" Frage und einziger(!) Kommentar des TO: >> Was haltet Ihr davon, mit dem obigen AD-Wandler ein ziemlich präzises >> Spannungsmessgerät zu selber zu bauen? spricht nicht dafür, dass das ein sinnvolles Projekt für IHN ist. Einen Arduino-Nano-Clone mit 8 AD Eingängen mit 8 Bit dürfte da als Einstieg bedeutend sinnvoller sein, ggf. auch noch ADS1115 mit 16 Bit als Aufrüstung. Reichlich "Spielmaterial" unter 5,-€, um Unterschiede festzustellen, insb. auch den Einfluss der Peripherie. Vorausgesetzt, man besitzt auch das Werkzeug und Wissen, um das alles überhaupt messen/beurteilen zu können. > höre nicht auf die ganzen PHonies hier... 90% sind "Maker", haben aber > noch nie wirklich was "gemacht". Ich glaube DIR nicht, dass Du das beurteilen kannst. > Anbei ein link, wie sowas richtig geht. also vom Grundsatz her. > > https://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1989-04.pdf > > Kann ich jedem ernsthaft Interessiertem und allen Laberbacken nur > dringend empfehlen! Den Link hatte Jonas in Beitrag "Re: 24Bit AD-Wandler Spannungsmessgerät basteln" schon gebracht. Du kannst also immerhin kopieren, was oft viel wert ist. China verdient damit richtig Geld.. :-)
Johannes schrieb >Habe neben mir ein "Multimeter" zur Spannungsmessung mit ADS1115 auf dem >Steckbrett stehen. Das reicht völlig aus, 24bit sind einfach absolut >unnötig. >Wenn ich Zeit habe wird daraus mal ein fertiges USB-DMM mit mehreren >galvanisch getrennten Eingängen, die einzelnen Stufen werden per I2C >Isolator (ISO1540) gesteuert/ausgelesen. >Die Eingangsstufe ist von echten DMMs abgeschaut. Per Analogmux (MAX328, >1pA typ.) wird abwechselnd die Eingangsspannung (über 10MOhm), 0V oder >ein LT1019 auf einen TS912 geschaltet, der das Signal aufbereitet und an >den ADS1115 weiter reicht. Per zweitem Analogmux lassen sich noch >diverse Teiler zuschalten. >Die Analogmuxe sind in etwa gleich teuer wie der ADC. In der Form lief >das ganz ordentlich im Vergleich zu einem Voltcraft DMM. Die 10MOhm >machen mir etwas Sorgen, vielleicht geh ich auf 1MOhm runter. Man muss >sich da schon Gedanken um 50/60Hz rejection machen, vor allem wenn man >die PGA vom ADS1115 verwendet. Das klingt gut. Bei einem Tischmessgerät würde ich ein großes Problem in der Umsetzung der Potentialfreiheit sehen. Ich habe schon überlegt, Akkus einzubauen und diese dann immer wieder aufzuladen. Die Schaltung selbst dürfte auch eine nicht zu vernachlässigende Kapazität gegenüber dem Gehäuse haben. Was die Vorverstärker anbelangt, klingt das nach einer eigenen Platine. Ich werde erst mal schauen, wie weit man mit Spannungsteilern und Schutzdioden kommt. Eine richtige Vorverstärkerplatine zu machen, wäre sicherlich besser. Aber der Aufwand dafür scheint mir zu groß.
Harald W. schrieb: > Gustl B. schrieb: > >> Deshalb will er das Gerät ja auch nicht aus, sondern mit diesem ADC >> bauen. > > Aha, also ein 7 1/2 stelliges Multimeter für 20 EUR. Nein, ein Messgerät mit "7 1/2 Stellen - Aroma". Weil liefern wird das 12 Bit und 2% Genauigkeit, wenn man es besonders gut macht. Was schon mehr als ausreichend für 99% des Alltags ist. Für 20€ lohnt sich das natürlich, der Lerneffekt ist es definitiv wert.
Dietrich L. schrieb: > Sebastian S. schrieb: >> In den meisten Fällen fängt es schon damit an, dass man aus einem >> bestehenden Aufbau, der zwar 24 Bit auflöst, noch lang keine 24 Bit >> Genauigkeit herauskitzeln kann. > > Ja, da habe ich folgende Praxiserfahrung: 24-Bit-Wandler AD7710 auf > einem original Demoboard von Analog Devices. Man konnte schon froh sein, > wenn 16 Bits stabil waren... Ging mir genauso. Von den 24 Bits habe ich erst einmal 6 weggeschmissen, und nur noch mit 18 gearbeitet. Dahinter war nur Rauschen. So genau konnte man die Referenzspannung gar nicht regeln, als dass die Bits da noch Sinn machten. Nimm ein 12 oder 16-Bitter und wunder dich darüber, dass selbst dort die Werte immer noch zappeln.
Schau dir mal das Frontend eines 34401A an, das hat "nur" 6 1/2 Stellen ist aber alles andere als trivial. In "The Art of Electronics" wird das Frontend besprochen.. mfg
Gerd schrieb: > Das klingt gut. Bei einem Tischmessgerät würde ich ein großes Problem in > der Umsetzung der Potentialfreiheit sehen. Ich habe schon überlegt, > Akkus einzubauen und diese dann immer wieder aufzuladen. Die Schaltung > selbst dürfte auch eine nicht zu vernachlässigende Kapazität gegenüber > dem Gehäuse haben. > Was die Vorverstärker anbelangt, klingt das nach einer eigenen Platine. > Ich werde erst mal schauen, wie weit man mit Spannungsteilern und > Schutzdioden kommt. Eine richtige Vorverstärkerplatine zu machen, wäre > sicherlich besser. Aber der Aufwand dafür scheint mir zu groß. Die Kapazität zu GND seh ich nicht als Problem. Du musst halt ein paar Trafos mit getrennten Wicklungen wickeln, dann gibt es da wenig kapazitive Beeinflussung. Trafowickelsätze gibt es günstig auf Aliexpress. Mit Spannungsteilern musst du extrem aufpassen. Die sind praktisch immer so völlig ungenau, dass du jeden einzelnen davon kalibrieren musst. Dann hast du natürlich noch Temperaturdrift und Alterung der Widerstände. (Und noch so hässliche Phänomene wie Thermospannungen - praktisch, dass der ADS1115 Low Power ist und alles mit sehr wenig Strom abläuft, also wenig Hitze und wenig Rauschen.) Ein 0.1% Widerstand macht dir an 16Bit schon einen Fehler von grob überschlagen 65 LSB bei Vollausschlag.
Es gab zuerst nur sehr langsame 24 Bit ADCs von Linear Technology, (ein paar Messungen pro Sekunde) dazu gibt es Applikationen. https://www.analog.com/en/search.html?q=LTC2400 zum Eval-Board gab es auch eine Software, hier abgebildet eine Messung mit 9-stelliger Anzeige https://www.analog.com/media/en/dsp-documentation/evaluation-kit-manuals/dc573af.pdf Den ADS1256 habe ich vor 5 Jahren mal am Raspberry mit Python zum Laufen gebracht: Beitrag "Re: Raspberry Laufzeit in millisekunden" hier mein komplettes Programm im Raspi-Forum https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=28&t=134270&start=25#p1057619 Mein Platine ist die hier: http://www.waveshare.com/high-precision-ad-da-board.htm dazu ein Wiki mit Demosoftware https://www.waveshare.com/wiki/High-Precision_AD/DA_Board Die tatsächliche Auflösung hängt laut Datenblatt stark von der Messrate ab: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1256.pdf Auf Seite 12 sind Tabellen 2 und 3 dazu. Für 30 kS/s und hoher Eingangsverstärkung nur noch 14 Bit.
:
Bearbeitet durch User
Im Grunde genommen ist so ein Voltmeter recht einfach zu bauen ;-) Open Source 8.5 Digit Voltmeter from CERN: Build and Test https://www.youtube.com/watch?v=D28uSzCs7-k
> Es gab zuerst nur sehr langsame 24 Bit ADCs von Linear Technology, (ein paar Messungen pro Sekunde) dazu gibt es Applikationen. https://www.analog.com/en/search.html?q=LTC2400 Leider hatten die keinen Buffer Amp drin. Da war die Eingangsstufe schon ein Abenteuer, die wollten 1uF Kondensatoren am Eingang. Dann zeig mal die Bandbreite Speziell, weil OpAmps keine Kapazitiven Lasten moegen. Das Ganze ist schon viel entspannter, wenn man den Buffer Amp schon drin hat. Mein Favorit AD7799
Gerd schrieb: > Was haltet Ihr davon, mit dem obigen AD-Wandler ein ziemlich präzises > Spannungsmessgerät zu selber zu bauen? 19,- Euro? Kauf es, und lerne. Besser kannst Du Dein Geld nicht investieren.
Hier hat Aduecho ein schönes Messgerät mit dem Wandler gebastelt: Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2021)"
Dietrich L. schrieb: > Ja, da habe ich folgende Praxiserfahrung: 24-Bit-Wandler AD7710 auf > einem original Demoboard von Analog Devices. Man konnte schon froh sein, > wenn 16 Bits stabil waren... Dann hast du die Dokumentation nicht wirklich gelesen und/oder etwas wirklich falsch gemacht. Ich benutze seit langem die AD7714 und bin damit sehr zufrieden: 21 gültige Bit sind allemal drin und wenn man per Software noch weiter filtert, werden das auch 22 gültige Bit. Obendrein hat der nen Impedanzwandler schon drin und er hat eine Auto-Kalibration bereits eingebaut - entweder nur intern oder quer über's System (wo man sich dann allerdings Gedanken über die geeignete Außenbeschaltung machen muß). Bedenke mal die prinzipielle Wirkungsweise eines SigmaDelta-ADC. Der hat je nach programmierter Bandbreite im Ergebnis immer mehrere statistisch verteilte LSB. Wieviele das sind, hängt von der Programmierung des Filters ab. Im Grunde kann man sich so einen ADC vorstellen als einen digitalen Tiefpaß, der sein eigenes Choppernoise von +/- 1x Vollausschlag (aus dem 1 Bit Ladungsbalance-ADC) aus seinem Ergebnis heraus filtern muß. Und nochwas: unter die Boltzmannsche Rausch-Grenze kommt man sowieso nicht. Das Einzige, was da hilft, ist geringe Bandbreite im Analogen vor dem ADC. Wer mehr als die berüchtigten -174dBm/Hz haben will, muß eben mit der Bandbreite runter. Dagegen hilft garnix. Dem TO würde ich aber dringendst raten, solche doch eher gedankenlosen Leiterplatten nicht zu kaufen, sondern sich selbst eine LP für so ein Projekt zu machen. Dort beschränkt man sich dann auf einen oder zwei voll differentielle Kanäle und pfeift auf ein Dutzend Eingänge wie bei dem gezeigten Board. Obendrein wäre da auch eine Präzisions-Spannungsquelle nötig sowie wenigstens ein kalter Thermostat, also die LP elektrisch zwar isoliert, aber thermisch mit weißer Pampe auf den Boden eines aus dem Vollen gefrästen Alu-Kästchen aufgesetzt. Das soll dann das Ganze thermisch ausgeglichen und träge machen. Und natürlich ein Massekonzept. Bei einem Tischvoltmeter erwartet man ja, daß man massefrei messen kann. Also braucht die eigentliche Meßschaltung eine massefreie Separatversorgung und Potentialtrennung für die Daten. Sowas kriegt man mit einer fertigen China-LP eher NICHT hin. W.S.
>Sowas kriegt man mit einer fertigen China-LP eher NICHT hin.
Na dann hast du dir das obige Kunstwerk 2021 nicht angesehen.
This board is quite nice if it works, I bought 6 pcs from 2 different suppliers on Ebay and aliexpress, but none of their reference ic(ADR03B)works, after analysis I found the ics are dummy ICs, even no wafer inside. Also the reference buffer is a re-marked version, maybe it's a refurbished opa350, or a lm358 🤣 luckily the ads1256 it's a true one and works fine. then I bought several ref5025 from digikey, finally the board running. Then you want to make it better, you need to considering input impedance, 1/f noise, you need to buy other better components 🙈 Then you need to considering increasing the input range, then the voltage divide resistor and input protection is a problem, multiplex leakage current is also annoying 😧 After you solve most of the problems the you found the input relay's EMF contribute ~10uV to your offset and not stable at all, you need to continue find new solutions 🥶 Then next problem comes, you still need time and money to fix it, at this moment, if you calculate how much and time you have spent you will find make a idea voltage meter is not so easy at all 🙈 I'm still debugging my pcb version voltage meter which also based on ads1256, when I finished the core part I will post the schematic in a new thread.
Angehängte Dateien:
-
-939343065.jpg
140 KB -
-375617454.jpg
120 KB
Ich denke, diese fertige chinesische Version kann einige Ihrer Ziele archivieren, natürlich ist der Preis höher.
Gerd schrieb: > Was haltet Ihr davon, mit dem obigen AD-Wandler ein ziemlich präzises > Spannungsmessgerät zu selber zu bauen? Hallo Gerd, Die Leistung dieses ADC finden Sie hier: Beitrag "6.5 Digitales Voltmeter mit VFD" Viele Grüße Aduecho
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.