Hallo an alle, meine Frage bezieht sich suf Verstärkerschaltungen. Leider habe ich beim googeln nicht gefunden oder hab die richtigen Schlagwörter nicht gewusst. Wie bekommt man eine Verstärkerschaltung mit variabler Verstärkung für einen ADC hin? Konkret muss ich mit einem uC (ESP32- 12 Bit ADC mit 3,3V) eine sehr kleine AC Spannung zwischen ca. 333uV und 33,3mV mit 50Hz messen. Dazu wollte ich die Spannung Verstärken jedoch ist die Auflösung mit 12 Bit zu klein. Daher eine Verstärkerschaltung die meine Spannung immer auf 3,3V verstärkt ohne etwas umschalten zu müssen also automatisch. Danach kann ich einfach einen Offset draufgeben und mit dem ADC einlesen. Jemand eine Idee oder Tipps wie ich so eine automatische Verstärkung hinbekomme das meine Spannung immer auf die 3,3V verstärkt? Oder Schlagworte, Links etc..? Oder aber auch andere Ideen wie ich das umsetzen könnte? Danke für eure Hilfe und eure Zeit! Mfg
Wenn du eh immer nur 0V oder 3,3V messen willst, nimm einen Komparator statt ADC.
Hqwer schrieb: > Daher eine Verstärkerschaltung die meine Spannung immer auf 3,3V > verstärkt ohne etwas umschalten zu müssen Das ist einfach:
1 | Vin o--- (nicht angeschlossen) |
2 | 3.3V o---o "Verstärker"-Ausgang |
Dieser "Verstärker" liefert immer 3.3V, wie gewünscht. Eventuell möchtest du ja deine Anforderung nochmal neu formulieren.
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Hqwer schrieb: > Dazu wollte ich die Spannung Verstärken jedoch ist die Auflösung mit 12 > Bit zu klein. Diesen Satz verstehe ich nicht... Wenn die Auflösung zu gering ist, dann nimm einen ADC mit 16 Bit, aber was hat das mit Verstärkung zu tun?
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Ich sehe nicht, was hier variabel sein muss... ich würde einen Opamp mit dem nötigen Verstärkungsfaktor (knapp unter 3.3V / Vpp in max) vor den ADC schalten. Wenn nur ein 50Hz Anteil verstärkt und gemessen werden muss (d.h AC), kannst du dich an Schaltungsbeispielen von single supply Audio Vorverstärkern orientieren. z.B so was: https://stompville.co.uk/wp-content/uploads/2013/06/153SV.png
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Mani W. schrieb: >> Dazu wollte ich die Spannung Verstärken jedoch ist die Auflösung mit 12 >> Bit zu klein. > Diesen Satz verstehe ich nicht... Nicht nur den, die gesamte Fragestellung ist wirr. Mani W. schrieb: > Wenn die Auflösung zu gering ist, dann nimm einen ADC mit 16 Bit, Ich habe gerade einen Aufbau mit dem ADS1115, versorgt aus einer LiIon, nichts externes angeschlossen. Deren 4,2V teile ich auf knapp die Hälfte (510k - 470k || 0,1µF) für seinen Bereich 2048mV. Als Meßwert bekomme ich vier Nachkommastellen, also 100µV Auflösung, stabil sind die letzten zwei Stellen jedenfalls nicht. Natürlich brauche ich die vier Stellen nicht, um bei leerem Akku abzuschalten, aber es zeigt gut die Diskrepanz zwischen theoretischer Auflösung und tatsächlicher Genauigkeit. > aber was hat das mit Verstärkung zu tun? Nun ja, um 33 mV zu messen, würde ich diese wohl um rund 100 verstärken. Vielleicht verrät uns Mister_N mal, was er tatsächlich will. Wenn ich anderen Threads im µC-net trauen darf, ist der A/D des ESP32 sowieso mehr Lottozahlengenerator als ein Meßgerät.
Sorry anscheinend habe ich mich schlecht ausgedeückt. Das Problem ist, das mein Signal irgendwas zwischen 33,3mVpp und 333uVpp sein kann mit 50Hz. Somit muss ich das Signal immer auf den Bereich von 0V-3,3 V abbilden. Dazu muss ich es so Verstärken, dass auch bei 333uVpp dann 3,3Vpp rauskommen oder aber auch bei 33,3mVpp dann3,3Vpp rauskommen mit 50Hz und natürlich alles was daziwschen liegt. Vlt zum Verständnis, ich messe eine AC Spannung die in dem Bereich von 333uV bis 33,3mV liegen kann, weis aber nicht wann sie wo ist, da es win Spannungslogger wird und sich die Spannung in dem Bereich dynamisch ändern kann und somit brauche ich eine dynamische Verstärkung die sich dementsprechend anpasst was gerade anliegt und mir das dann Verstärkt um mit ESP32 gemessen werden kann. Leider sind die meisten externen ADC zu langsam aber auch wenn ist ein externer ADC nicht gewollt. Ist nicht meine entscheidung ich hötte auch einen anderen ADC genommen um das Problem zu umgehen. Falls es noch unklarheiten gibt einfach fragen. Danke Mfg
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Hqwer schrieb: > Falls es noch unklarheiten gibt einfach fragen. Hqwer schrieb: > Sorry anscheinend habe ich mich schlecht ausgedeückt. > Das Problem ist, das mein Signal irgendwas zwischen 33,3mVpp und 333uVpp > sein kann mit 50Hz. > Somit muss ich das Signal immer auf den Bereich von 0V-3,3 V abbilden. > Dazu muss ich es so Verstärken, dass auch bei 333uVpp dann 3,3Vpp > rauskommen oder aber auch bei 33,3mVpp dann3,3Vpp rauskommen mit 50Hz > und natürlich alles was daziwschen liegt. > > Vlt zum Verständnis, ich messe eine AC Spannung die in dem Bereich von > 333uV bis 33,3mV liegen kann, weis aber nicht wann sie wo ist, da es win > Spannungslogger wird und sich die Spannung in dem Bereich dynamisch > ändern kann und somit brauche ich eine dynamische Verstärkung die sich > dementsprechend anpasst was gerade anliegt und mir das dann Verstärkt um > mit ESP32 gemessen werden kann. Sorry, ich versteh das immer noch nicht, was Du vorhast...
Als ich das mit dem ADS115 versucht habe, konnte der mir dann am ESP32 die 50Hz nicht ansatzweise darstellen. Irgendwo bei 10Hz wurde aus dem AC Signal ein Dreieck und dann bei 25Hz nur mehr irgendwas. Hättest du eine Idee was ich da falsch gemacht habe? Mfg
Hqwer schrieb: > Als ich das mit dem ADS115 versucht habe, konnte der mir dann am > ESP32 > die 50Hz nicht ansatzweise darstellen. > Irgendwo bei 10Hz wurde aus dem AC Signal ein Dreieck und dann bei 25Hz > nur mehr irgendwas. > > Hättest du eine Idee was ich da falsch gemacht habe? > > Mfg Aha! Du willst anscheinend nur die 50 Hz erfassen, unabhängig von Spannungswerten? Sorry, aber nach Deinem bisherigen "Pflichtenheft" hätte jeder Entwickler zu nagen - ein Spannungslogger ist für mich etwas anderes...
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Spannung zwischen 333uVpp und 33,3mVpp AC mit 50Hz mittels ESP32 messen. Die Spannung so ist zu klein da bei mir der ADC vom ESP32 versagt um so eine kleine Spannung zu messen. Wenn ich um 100 verstärke schafft er die 33mV aber die untere grenze geht sich noch immer nicht aus. Zumindest hat es in meinem Versuch nicht funktioniert, Der ADC vom ESP32 ist nicht der aller beste und genaueste. Externer ADC ist nichtvgewollt als Vorgabe. Meine Idee eine Verstärkung die mir immer auf 3,3V Verstärkt egal ob 33,3mV anliegen oder 333uV oder etwas dazwischen, also eine Variable verstärkung. Kann natürlich sein das ich total falsch liege und es andere wege gibt dich ich nicht sehe. Darum die bitte um Hilfe. Danke Mfg
Ja prinzipiell gehts mir um eine FFT die ich dann machen will. Sorry wenn ich es schlecht rüber bringe aber ich bemühe mich zu antworten und vlt wird dann besser und klarer. Beim nächsten mal überlege ich mir vorher besser wie ich die Frage stelle. Aber könnte ich nicht auf den Spannungswert zurück rechnen? Nur so mal dumm gefragt? Mfg
Wie gesagt vlt habe ich mir das alles falsch vorgestellt und mein Ansatz ist total falsch. Dann bitte ich um Hilfe. Ich versuche es nochmals und sorry für den Anfang. Ich will eine AC Spannung die zwischen 33,3mV und 333uV mit 50Hz liegt mit dem ESP32 messen und dann eine FFT damit machen. Wie würdet Ihr da vorgehen? Bin für jeden Tipp und Idee dankbar! Mfg
Ein Verstärker der adaptiv die Verstärkung anpasst wirst du so in Hardware schwer bauen können. Du könntest die Verstärkung über ein digital Poti einstellbar machen und das über deinen ESP einstellen. Das ist aber auch nur wirklich praktikabel wenn sich die Amplitude nicht ständig ändert. Wenn du so einen Verstärker baust kannst du aber auch gleich einen externen ADC mit ausreichender Auflösung nehmen. Nur weil es nicht gewünscht ist heißt das nicht das man es zwingend so machen muss. Wenn die Anforderungen für eine gegebene Problemstellung einfach nicht praktikabel sind sollte man die Anforderungen überdenken statt eine schlechte Lösung zu erzwingen. Woher kommt den die Anforderungen keinen externen ADC zu verwenden?
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Für die FFT wird nicht die AC-Spannung gemessen, sondern die Kurvenform des Signales abgetastet. Die Amplitude des Signals muss verstärkt werden und gleichzeitig das Signal so verschoben werden, dass nur positive Werte am ADC anliegen. Dabei sind die Spitzenwerte der auszuwertenden Messspannung zu beachten, d.h. die Amplitude von Spitze zu Spitze darf die 3,3 Volt nicht überschreiten. Gleichzeitig sollte eventuell noch eine eine Tiefpass-Filterung entsprechen der Abtastfrequenz des ADC erfolgen, um das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem einzuhalten. Das Problem ist also komplexer als nur eine Verstärkerschaltung vorzuschalten.
Hqwer schrieb: > da es win > Spannungslogger wird und sich die Spannung in dem Bereich dynamisch > ändern kann Hqwer schrieb: > und dann eine FFT damit machen. Ja, es ist sehr wirr, aber es wird schon...
Es gibt logarithmischr Verstärker ICs zu kaufen. Deren Verstärkung ist über mehrere Dekaden von der Höhe der Eingangsspannung abhängig. Das Messergebniss kann man dann in der SW wieder gerade biegen.
Die Anforderung kam vom Professor. Bin auch deim ihm vom Gegeteil zu pberzeigen
Danke für den Tipp. Aber deshalb auch die Idee wie im ersten Post: Verstärken, Offset um eine postive Spannung zu haben und durch den ADC. Nyquist ist mir ach bewusst aber das sollte mit dem ADC laut meiner Messung was 1,8kHz sind kein Problem sein. Mein Problem liegt an der Verstärkung bzw. der Quantsierung des ADC. Da ich entweder eine feinere Quantisierung benötige oder eine variable Verstärkung bei der mir die Quantisierung des jetzigen ADCs ausreicht. Oder sehe ich etwas nicht? Mfg
Danke für den Tipp, ich lese mir das durch und komme dann mit Fragen dazu. Kenne mich mit log opv nicht wirklich aus und muss mir das anschaun. Aber du meinst, damit kann mann dann auch auf die Amplitude zurück rechnen? Dann wäre das neben einem externen ADC der beste Weg soweit ich das sehe. Mfg
Kennst du aus dem Kopf einen ADC der die 50Hz schafft bzw mit Nyquist doppelt so viel und den Bereich von 33,3mV bis 333uV abbilden kann? Hab da scho versucht zu googeln bin aber auf keinen gestößen der das könnte. Bin mir aber auch nicht ganz sicher wie und wo ich am besten nach dem Bauteil suchen kann... Wie schon gesagt, der ADS1115 schafft die 50Hz mit seinen 860SPS nicht... Danke Mfg
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Hab mir das durchgelesen, weis aber nicht wie ich dort auf die Amplitude des Ursprungssignals rückschliesen könnte? Hab nicht erhausfinden können ob diese log opvs mir die Verstärkerstufen ausgeben bzw ab welchem OPV die Grenze erreicht war und dieser nicht mehr verwendet wurde? Wie bist du darauf gekommen, das man Rückrechnen kann, steht das irgendwo? Danke Mfg
Xerxes schrieb: > Es gibt logarithmischr Verstärker ICs zu kaufen. Deren Verstärkung ist > über mehrere Dekaden von der Höhe der Eingangsspannung abhängig. > Das Messergebniss kann man dann in der SW wieder gerade biegen. Hqwer schrieb: > Wie bist du darauf gekommen, das man Rückrechnen kann, steht das > irgendwo? Einen logarithmischen Verstärker zu nutzen halte ich für höchst sinnbefreit...
Hqwer schrieb: > Hab mir das durchgelesen, weis aber nicht wie ich dort auf die Amplitude > des Ursprungssignals rückschliesen könnte? Wenn deine "Verstärker-Einrichtung" ALLES gnadenlos und exakt auf 3,33V verstärkt, dann kannst du nicht "zurück rechnen" - außer du wüsstest jederzeit den genauen Grad der Verstärkung... Frage: Weisst du das - und wenn ja, woher?
Hqwer schrieb: > Konkret muss ich mit einem uC (ESP32- 12 Bit ADC mit 3,3V) eine sehr > kleine AC Spannung zwischen ca. 333uV und 33,3mV mit 50Hz messen. Hier willst Du messen. > Daher eine Verstärkerschaltung die meine Spannung immer auf 3,3V > verstärkt ohne etwas umschalten zu müssen also automatisch. Hier willst Du alles auf die gleiche Amplituden egalisieren. Keine Messung der Amplitude mehr möglich. Hqwer schrieb: > Jemand eine Idee oder Tipps wie ich so eine automatische Verstärkung > hinbekomme das meine Spannung immer auf die 3,3V verstärkt? ebenso. Da wirst Du kmmer 3,3V Amplitude messen. Bei bekanntem und kalibrierten Verstärkungsfaktor könnte man auf die Amplitude der Eingangsspannung rückschließen. Man kann andererseits auch die Referenzspannung des ADC stark verkleinern. mfg
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Hqwer schrieb: > Wie bekommt man eine Verstärkerschaltung mit variabler Verstärkung für > einen ADC hin? > ... > Daher eine Verstärkerschaltung die meine Spannung immer auf 3,3V > verstärkt ohne etwas umschalten zu müssen also automatisch. Wenn du die Spannung immer genau auf 3,3V verstärkst, kannst du dir den ADC sparen. Vielleicht funktioniert für dich ein PGA. Die Umschaltung der Verstärkung musst du allerdings per Software selber steuern. Das verstärkte Signal nutzt dann den Dynamikbereich des ADC besser aus. Bei so kleinen Signalen ist vielleicht auch eine differentielle Verstärkung mit Filter angesagt.
Erst mal einfach anfangen. Zwei Hintereinander geschaltete OPVs, der erste als Inverter mit Verstärkung 50 der zweite nicht invertierend mit Verstärkung zwei. An dessen Ausgang ein langsamer Integrator der die Referenz für den ersten OPV bildet, so das das Signal ordentlich auf 1.66 V zentriert wird. Wenn das tut kann man über die Verstärkungsregelung des zweiten OPV nachdenken.
Die Anforderung liest sich, als kommt das von einer der Quoten-Assistentinnen am Lehrstuhl. Guck mal unter LM13700. https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/otalim.htm
Hqwer schrieb: > Danke für den Tipp, ich lese mir das durch und komme dann mit Fragen > dazu. > Kenne mich mit log opv nicht wirklich aus und muss mir das anschaun. > > Aber du meinst, damit kann mann dann auch auf die Amplitude zurück > rechnen? > Ausgangspannung und Eingangsspannung sind doch über eine lineare Gleichung des Logarithmus miteinander verknüpft. Durch die Umkehrfunktion kann man wieder zurückrechnen. Im schlimmsten Fall muss man die Kennlinie der gesamten Messkette einmal durchmessen und dann in einer Look-up-Tabelle ablegen bzw. eine passende Formel dazu herleiten. Steht aber doch alles im dem verlinktem Text drin: https://www.digikey.de/de/articles/the-fundamentals-of-logarithmic-amplifiers
Hqwer schrieb: > Jemand eine Idee oder Tipps wie ich so eine automatische Verstärkung > hinbekomme das meine Spannung immer auf die 3,3V verstärkt? Wenn die Spannung immer 3.3V betragen soll, brauchst du keinen A/D-Wandler, sondern nimmst 1023 als Wert. Du willst einen SPITZENWERT von 3.3V. Aber dann geht jede kleine Abweichung drüber. Also eher 3V bei Messbereich von 3.3V. Also eine AGC, automatic gain control. Da gibt es einige Lösungen aus der analogen Zeit, mit LDR, OTA, JFET, aber heute hast du einen uC. Besser nutzt man daher heute in Stufen umschaltbare Verstärkungen, PGA, z.B. x1, x10, x100, x1000 und je nach Messwert schaltet man. Dabei gekommt man zwar nicht immer 3V Spitze, sondern hat vielleicht mal 0.4V, aber so genau kommt es meistens nicht drauf an (und man kann weitere Stufen einbauen). Das kann über unterschiedliche Analogeingänge erfolgen die mit dem um einen festen Faktor verstärkten Signal belegt sind, oder durch Digitalausgänge die unterschiedliche Widerstände in die Rückkopplung eines OpAmps schalten, und manche uC haben PGA schon eingebaut.
Das funktioniert schon. Ich bin auf das Problem gestoßen weil ich zuerst einfach die 3,3mV auf ca. 3,3V verstärkt habe und dann den unteren Bereich 333uV durch die Verstärkung geschickt habe und dann war die Quantsierung des ADC zu gering um das Signal noch darzustellen. Daher ja meine Frage wie man das macht, da ich an dem Punkt wo du mich hinführst schon bin/war. Trotzdem danke! Mfg
Du hast es geau richtig erraten. Dort kommen die Aforderungen auch her. Mfg
Nochmals zusammengefasst: - Du möchtest die Amplitude einer AC-Spannung um 50 Hz messen - Erwarteter Bereich ca. 0.3 - 33 mV - ADC: 12bit und 1.8kS/s, VREF = 3.3V - Auswertung der Amplitude geschieht mittels FFT. Meine Einschätzung: - Um eine Spannung zu messen, die um den Faktor 100 variiert, sollten 12 bit (4096 Stufen) locker ausreichen. Ein fixer Vorverstärker mit dem geeigneten Verstärkungsfaktor reicht aus. - Mit 1.8kS/S liegst du deutlich über der Nyquist-Frequenz, was einen zusätzlichen Oversampling-Gewinn bringt (anscheinend ist ja das Signal mit genügend Rauschen überlagert, dass dies auch funktionieren sollte). - Hast du schon mal eine FFT des gemessenen Signals bei der kleinsten Eingangsamplitude ausgewertet? Lass dich nicht durch das Aussehen des Signals im Zeitbereich irritieren. bei schmalbandiger Auswertung bringt die FFT so manches scheinbar im Rauschen versteckte Signal zum Vorschein. Wenn dich nur der 50 Hz Anteil interessiert musst du nämlich auch nur die entsprechenden Frequenzanteile anschauen. Das erhöht den Dynamikbereich um Grössenordnungen.
Wenn da noch ein ADC-Pin frei sein sollte, dann verwendest Du zwei verschiedene Verstärker mit verschiedener Verstärkung. Die SW wählt dann aus, welcher Wert weiter verarbeitet wird. Auflösung hast Du 1:4000 (+/-2000) Signal geht von +/-0,33mv....33mV, also Faktor 100 oder zwei Potenzen. D.h. Für ADC1 100x verstärken. Für ADC2 1000x (oder 2000x) verstärken.
schau dir mal Vorverstärker-Bausteine mit AGC an. Als Beispiel LA4160, der war früher in jedem 3. Kassettenrekorder verbaut :-) Vielleicht reicht das ja schon aus.
Hqwer schrieb: > Du hast es geau richtig erraten. Du solltest mal das richtige Zitieren lernen. Sonst weiß keiner, wer hier der "Du" ist.
Dietrich L. schrieb: > Sonst weiß keiner, In dem Falle ist das besser so. Es koennte ja mal wer hierher geraten.
Danke für die Antwort. Den einfschsen Weg gsbe ich übersehen. Ich werde mal versuchen das Signal im oberen bereich also die 33,3mV auf 3V zu verstärken und dann sehen ob die Verstärkung für den unteren Bereich auch noch mit erm 12Bit ADC funktioniert. Theoretisch sollte wenn ich 3,3V/4096=0.0008V meine Quantsierungstufen sein und bei einer 100x bei 333uV sind das 0,0333V. Reicht das noch aus für sinus 50 Hz? Naja mich interessieren auch die vielfachen bis zur H9. Danke Mfg
Dieter schrieb: > Wenn da noch ein ADC-Pin frei sein sollte, dann verwendest Du zwei > verschiedene Verstärker mit verschiedener Verstärkung. Die SW wählt dann > aus, welcher Wert weiter verarbeitet wird. > > Auflösung hast Du 1:4000 (+/-2000) > > Signal geht von +/-0,33mv....33mV, also Faktor 100 oder zwei Potenzen. > D.h. > Für ADC1 100x verstärken. > Für ADC2 1000x (oder 2000x) verstärken. Wie meinst du das mit die SW wählt aus? Mfg
GHz N. schrieb: > Nochmals zusammengefasst: > - Du möchtest die Amplitude einer AC-Spannung um 50 Hz messen > - Erwarteter Bereich ca. 0.3 - 33 mV > - ADC: 12bit und 1.8kS/s, VREF = 3.3V > - Auswertung der Amplitude geschieht mittels FFT. > > Meine Einschätzung: > - Um eine Spannung zu messen, die um den Faktor 100 variiert, sollten 12 > bit (4096 Stufen) locker ausreichen. Ein fixer Vorverstärker mit dem > geeigneten Verstärkungsfaktor reicht aus. > > - Mit 1.8kS/S liegst du deutlich über der Nyquist-Frequenz, was einen > zusätzlichen Oversampling-Gewinn bringt (anscheinend ist ja das Signal > mit genügend Rauschen überlagert, dass dies auch funktionieren sollte). > > - Hast du schon mal eine FFT des gemessenen Signals bei der kleinsten > Eingangsamplitude ausgewertet? Lass dich nicht durch das Aussehen des > Signals im Zeitbereich irritieren. bei schmalbandiger Auswertung bringt > die FFT so manches scheinbar im Rauschen versteckte Signal zum > Vorschein. Wenn dich nur der 50 Hz Anteil interessiert musst du nämlich > auch nur die entsprechenden Frequenzanteile anschauen. Das erhöht den > Dynamikbereich um Grössenordnungen. Danke für die Antwort. Den einfschsen Weg gsbe ich übersehen. Ich werde mal versuchen das Signal im oberen bereich also die 33,3mV auf 3V zu verstärken und dann sehen ob die Verstärkung für den unteren Bereich auch noch mit erm 12Bit ADC funktioniert. Theoretisch sollte wenn ich 3,3V/4096=0.0008V meine Quantsierungstufen sein und bei einer 100x bei 333uV sind das 0,0333V. Reicht das noch aus für sinus 50 Hz? Naja mich interessieren auch die vielfachen bis zur H9. Danke
Dietrich L. schrieb: > Hqwer schrieb: >> Du hast es geau richtig erraten. > > Du solltest mal das richtige Zitieren lernen. Sonst weiß keiner, wer > hier der "Du" ist. Werde ich in Zujunft mehr darauf achten. Dachte es ist wie in anderen Foren das wenn man auf einen Kommentar antwortet der automatisch makiert ist Mfg
Hqwer schrieb: > Dachte es ist wie in anderen Foren Hier ist vieles ganz anders und das ist auch gut so... ;-)
Grundsätzliche Frage, wie rechne ich bei einem ADC die kleinste AC Spannung aus, die noch dargestellt werden kann? Z.B mein Fall: Sinus- Signal 50Hz mit ADC 12 Bit bei ESP32 mit 3,3V? Danke Mfg
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Hqwer schrieb: > Grundsätzliche Frage, wie rechne ich bei einem ADC die kleinste AC > Spannung aus, die noch dargestellt werden kann? > > Z.B mein Fall: Sinus- Signal 50Hz mit ADC 12 Bit bei ESP32 mit 3,3V? Diese Frage -- ist das dein Ernst? Vref/(2^12) ist dein LSB. Wenn du jetzt aus allen Wolken fällst, was ich schwer vermute - dann könnte, unter Umständen, dieses Projekt nichts so ganz das Richtige für dich sein ...
Hqwer schrieb: > Grundsätzliche Frage, wie rechne ich bei einem ADC die > kleinste AC Spannung aus, die noch dargestellt werden > kann? Die Frage ist so nicht benantwortbar. Ein ADC "stellt" keine Spannung "dar" -- ein ADC erfasst den Momentan- wert der Eingangsspannung. Um eine Wechselspannung damit zu messen, muss man in der Regel viele einzelne Momentanwaerte erfassen. Es hängt sowohl von der Elektronik vor dem ADC als auch von der weiteren mathematischen Verarbeitung im µC ab, mit welcher Auflösung Wechselspannungen gemessen werden können. Der ADC selbst (Auflösung, Samplingrate) spielt natürlich auch eine Rolle.
Gerti schrieb: > Hqwer schrieb: >> Grundsätzliche Frage, wie rechne ich bei einem ADC die >> kleinste AC Spannung aus, die noch dargestellt werden >> kann? >> >> Z.B mein Fall: Sinus- Signal 50Hz mit ADC 12 Bit bei >> ESP32 mit 3,3V? > > Diese Frage -- ist das dein Ernst? > > Vref/(2^12) ist dein LSB. Und?! Wo ist der Zusammenhang zur Frage?
Hqwer schrieb: > Wie meinst du das mit die SW wählt aus? Hqwer schrieb: > Dieter schrieb ... >> Für ADC1 100x verstärken. >> Für ADC2 1000x (oder 2000x) verstärken. > > Wie meinst du das mit die SW wählt aus? Ist ein µC. Simlpe IF-Bedingung im Programmcode. Wenn ADC2 übersteuert ist, dann nehme ADC1. (Darius hätte das nicht fragen brauchen.)
Dieter schrieb: > Die Anforderung liest sich, als kommt das von einer der > Quoten-... Und was genau hat Deine Beleidigung mit der Frage des TE zu tun? An dieser simplen Fragestellung ist nichts Ungewöhnliches, so was wird tagtäglich auf der Welt von allen möglichen Ingenieuren umgesetzt. Aber so kennt man Dich ja hier im Forum. Letztlich kristallisiert sich die Problemstellung des TO wohl als einfaches "bestimmen sie den Klirr einen 50Hz Sinussignals mit 0,33 bis 33 mV Amplitude" heraus. Mich würde nicht mal wundern wenn das eine einfach Übungs- oder Praktikumsaufgabe ist. Hat sicher irgendwas mit der Charakterisierung von Wechselrichtern zu tun. (Da gibt es nämlich Grenzwerte) Alleine die Relationen der ganzen Zahlen: - 33,3 mV: was ist denn das für eine sinnfreie Genauigkeit? ich vermute mal 100-1mV/3 sind da der Ursprung - H9 von 50Hz also 450Hz Oberschwingung, das ist genau 1/4 der oben angegebenen Samplerate von 1.8kHz Statt dem ewigen Rumdiskutieren hier hätte man die paar Schaltungsvarianten schon längst mal auf nem Steckbrett ausprobieren können. Aber der TE scheint ja noch nicht mal einen einfachen Verstärker hinbekommen zu haben, denn seine Aussage vom Anfang: Hqwer schrieb: > Dazu wollte ich die Spannung Verstärken jedoch ist die Auflösung mit 12 > Bit zu klein. Und kaum ein paar Tage später: Hqwer schrieb: > Theoretisch sollte wenn ich > 3,3V/4096=0.0008V meine Quantsierungstufen sein und bei einer 100x bei > 333uV sind das 0,0333V. > > Reicht das noch aus für sinus 50 Hz? lassen darauf schließen, das er es noch nicht mal ausprobiert hat ob es funktioniert. Ein bisschen mehr Selbständigkeit wäre bei dieser Berufswahl vielleicht angebracht. Und dann solch unqualifizierten und zudem falsche Aussagen: Hqwer schrieb: > Leider sind die meisten externen ADC zu langsam aber auch wenn ist ein > externer ADC nicht gewollt. Die meisten externen ADC sind um Längen schneller und/oder genauer als das was in den meisten uCs drinnen ist, warum sollte es die sonst wohl geben? Bei 0,33mV nimmt man auch nicht mal eben eine kleinere Referenzspannung, da sieht man nur noch das Rauchen des im uC integrierten ADCs. Wie ich oben schon geschrieben habe, der Bauteileaufwand für nen einfach externen PGA mit automatischem Offsetabgleich beschränkt sich auf 3 OPVs und eine Hand voll Hühnerfutter. Ein LM2904 mit 0-5V Betriebsspannung reicht dafür aus, wenn man sich ein wenig anstrengt könnte sogar mit 3.3V klappen.
GHz N. schrieb: > - Auswertung der Amplitude geschieht mittels FFT. Wozu FFT? Das wäre unnützer Rechenaufwand, wenn nur die 50Hz interessieren. Der Goertzel-Algorithmus würde dafür völlig reichen.
Hqwer schrieb: > Konkret muss ich mit einem uC (ESP32- 12 Bit ADC mit 3,3V) eine sehr > kleine AC Spannung zwischen ca. 333uV und 33,3mV mit 50Hz messen. Hallo, ist das hier Beitrag "Projekt: Vibrations- &Strommessung mittels ESP32/Arduino" die Anwendung um die es geht? Falls ja, hättest Du das im ersten Beitrag besser verlinkt.
Gerti schrieb: > Hqwer schrieb: >> Grundsätzliche Frage, wie rechne ich bei einem ADC die kleinste AC >> Spannung aus, die noch dargestellt werden kann? >> >> Z.B mein Fall: Sinus- Signal 50Hz mit ADC 12 Bit bei ESP32 mit 3,3V? > > Diese Frage -- ist das dein Ernst? > > Vref/(2^12) ist dein LSB. Wenn du jetzt aus allen Wolken fällst, was ich > schwer vermute - dann könnte, unter Umständen, dieses Projekt nichts so > ganz das Richtige für dich sein ... Hättest du meinen Post oben gelsesen ist es das was ich auch berechnet habe. Jedoch glaube ich nicht das ich mit einem LSB ein AC Signal darstellen kann, da es zu einem Dreieck oder Rechteck werden würde. Deshalb meine Frage, ob jemand weis wie man berechnet, was die kleinste darstellbare Spannung ist? Meiner Meinung müsstr man mindestens 5 mal abtasten um einen Sinus irgenwie sinnvoll darzustellen. Mfg
Alexander S. schrieb: > Hqwer schrieb: >> Konkret muss ich mit einem uC (ESP32- 12 Bit ADC mit 3,3V) eine sehr >> kleine AC Spannung zwischen ca. 333uV und 33,3mV mit 50Hz messen. > > Hallo, ist das hier Beitrag "Projekt: Vibrations- &Strommessung mittels ESP32/Arduino" die > Anwendung um die es geht? Falls ja, hättest Du das im ersten Beitrag > besser verlinkt. Ja aber das Problem ist nicht mehr das selbe, da ich den einen Teil bereits gelöst habe und nur mehr mit der Spannungsmessung ein Problem habe. Die Spule funktioniert super und liefert das was ich will, eine Spannung zwischen 333uV und 33,3mV. Auserdem habe ich eine riesen diskussion im arduino forum geführt und bin dort beschimpft worden weil ich die selbe Frage in zwei Foren gestellt habe obwohl ich mich mehrmals dafür entschuldigt habe. Um das ganze nochmal zu vermeiden, habe ich hier meine Frage mit den neuen gegebenheiten nochmals gestellt und auch nur hier. Falls ich das trotzdem tun hätte sollen, sorry dachte nicht das es ein Problem ist, da sich die Gegebenheiten geändert haben und es nur mehr um die Spannungsmessung geht. Mfg
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Wolfgang schrieb: > GHz N. schrieb: >> - Auswertung der Amplitude geschieht mittels FFT. > > Wozu FFT? > Das wäre unnützer Rechenaufwand, wenn nur die 50Hz interessieren. > Der Goertzel-Algorithmus würde dafür völlig reichen. FFT ist auch eine Vorgabe also muss ich es machen Mfg
Andreas M. schrieb: > Statt dem ewigen Rumdiskutieren hier hätte man die paar > Schaltungsvarianten schon längst mal auf nem Steckbrett ausprobieren > können. Aber der TE scheint ja noch nicht mal einen einfachen Verstärker > hinbekommen zu haben, denn seine Aussage vom Anfang: Also du solltest dich nicht über andere aufregen Deine art und weise zu antworten is auch nicht nett und hat auser einen sinnlosen post keinen beitrag gebracht.
Hqwer schrieb: > Falls ich das trotzdem tun hätte sollen, sorry dachte nicht das es ein > Problem ist, da sich die Gegebenheiten geändert haben und es nur mehr um > die Spannungsmessung geht. Na ja, es hilft den anderen die Anforderungen besser zu verstehen. Mir war / ist z.B. nicht ganz klar, ob die Amplitude während einer Messung ungefähr konstant bleibt und man den Verstärkungsfaktor an diese Amplitude anpassen kann oder ob die Amplituden von ca. 333uV und 33,3mV während einer Messung auftreten. Im letzten Fall braucht man einen Verstärker mit konstanter Verstärkung aber hohem Dynamikbereich.
Hqwer schrieb: > Auserdem habe ich eine riesen diskussion im arduino forum geführt und > bin dort beschimpft worden weil ich die selbe Frage in zwei Foren > gestellt habe obwohl ich mich mehrmals dafür entschuldigt habe. > Um das ganze nochmal zu vermeiden, habe ich hier meine Frage mit den > neuen gegebenheiten nochmals gestellt und auch nur hier. Ich kann verstehen, dass man es nochmal in einem anderen Forum versucht, falls im ersten Forum keine zufriedenstellenden Antworten kommen. Fairerweise sollte man aber auch das, am besten in beiden Foren, kommunuzieren.
Andreas M. schrieb: > Und was genau hat ... Das sind Erfahrungen und beschraenkt den Loesungsraum. Bei anderem Aufgabenursprung haette man den TO zum Nachfragen wegen anderer Loesungen schicken koennen. Ausserdem lerne zu unterscheiden zwischen vermutender offene Frage, die auch eine Unterstellung beinhalten kann und Beschimpfungen. Hqwer schrieb: > arduino forum geführt und bin dort beschimpft worden weil ich die selbe > Frage in zwei Foren gestellt habe Und bei solchen Beschimpfungen mach ich nicht mit. Die entscheidende Frage waere, ob noch ein freier ADC Eingang vorhanden ist. Weil Du so zwei Messbereiche haettest zum fliegenden Wechsel waehrend des Betriebs.
Hqwer schrieb: > Deshalb meine Frage, ob jemand weis wie man berechnet, was die kleinste > darstellbare Spannung ist? Das Signal muss größer als das Rauschen sein. Du musst Dir überlegen um wie viel größer, also ob Dir z.B. ein minimales SNR von 2 reicht oder es besser z.B. 5 sein sollte und wie groß Dein Rauschen ist. https://de.knowledgr.com/00028249/SignalRauschVerh%C3%A4ltnis
Alexander S. schrieb: > Das Signal muss größer als das Rauschen sein. Nicht mal das ist notwendig. Allerdings erfordert das eine Messung über viele Perioden. So um die hundert sollten es schon sein, wenn das Signal so groß wie das Rauschen wäre. D.h. zwei Sekunden Aufzeichnung. Das ist natürlich nicht praktikabel für Deine Meßaufgabe. Eine Abtastung ab 5x über dem Minimum nach dem Shannon-Theorem bringt schon recht gute Auflösung. Wenn Du aber bis zur neuten Oberwelle auswerten möchtest, sollte es mehr Abtastungen pro Periode werden und mehr als eine Periode ausgewertet werden. Die Genauigkeit der Ergebnisse ist uns jedoch unbekannt.
Alexander S. schrieb: > Wusste dass das kommt. :-) Manchmal denken einige im Forum mit und posten um Dich nicht zu enttäuschen. ;o)
Alexander S. schrieb: > Hqwer schrieb: >> Falls ich das trotzdem tun hätte sollen, sorry dachte nicht das es ein >> Problem ist, da sich die Gegebenheiten geändert haben und es nur mehr um >> die Spannungsmessung geht. > > Na ja, es hilft den anderen die Anforderungen besser zu verstehen. Mir > war / ist z.B. nicht ganz klar, ob die Amplitude während einer Messung > ungefähr konstant bleibt und man den Verstärkungsfaktor an diese > Amplitude anpassen kann oder ob die Amplituden von ca. 333uV und 33,3mV > während einer Messung auftreten. Im letzten Fall braucht man einen > Verstärker mit konstanter Verstärkung aber hohem Dynamikbereich. Also während einer Messung kann ales zwischen 333uV und 33,3mV auftreten Also nicht nur die beiden Spannungen sonder auch alles dazwischen Das is ja mein Problem. Und wie vorher diskutiert muss ich den verdtärkungsfaktor wissen um rückrechnen zu können Danke Mfg
Dieter schrieb: > Andreas M. schrieb: >> Und was genau hat ... > > Das sind Erfahrungen und beschraenkt den Loesungsraum. Bei anderem > Aufgabenursprung haette man den TO zum Nachfragen wegen anderer > Loesungen schicken koennen. > > Ausserdem lerne zu unterscheiden zwischen vermutender offene Frage, die > auch eine Unterstellung beinhalten kann und Beschimpfungen. > > Hqwer schrieb: >> arduino forum geführt und bin dort beschimpft worden weil ich die selbe >> Frage in zwei Foren gestellt habe > > Und bei solchen Beschimpfungen mach ich nicht mit. > > > Die entscheidende Frage waere, ob noch ein freier ADC Eingang vorhanden > ist. Weil Du so zwei Messbereiche haettest zum fliegenden Wechsel > waehrend des Betriebs. Ja mir scheint das forum hier viel netter zu sein. Ja freie eingänge sind genug vorhanden. Eine idee bei wo ich den sprung am besten mache? Wie gesagt es kann alles zwischen 333uV und 33,3mV auch sein. Nicht nur die beidenwerte sondern eine range Danke Mfg
Alexander S. schrieb: > Hqwer schrieb: >> Deshalb meine Frage, ob jemand weis wie man berechnet, was die kleinste >> darstellbare Spannung ist? > > Das Signal muss größer als das Rauschen sein. Du musst Dir überlegen um > wie viel größer, also ob Dir z.B. ein minimales SNR von 2 reicht oder es > besser z.B. 5 sein sollte und wie groß Dein Rauschen ist. > https://de.knowledgr.com/00028249/SignalRauschVerh%C3%A4ltnis Danke für den tipp Ich lese mich da ein Mfg
Also hab jetzt mal eine Verstärkerschaltung (100x) die mir die 33,3mV auf 3V verstärkt ubd dann einen offset con 1,5 damit ich eine spannung von 0-3V bekomme Und zwei Verstärkerstufen (100x, 100x) die mir die 333uV auf 3V verstärken und selben offset um wieder 0-3V zu bekommen. Muss es noch testen aber sollte funktionieren sind ja nur einfache verstärkerschaltungen. ⁶þ Jetzt überlege ich wo ich umschalten sollte und wie ich das am ESP32 im code umsetze? Jemand eine konkrete idee oder liege ich mit dem was ich tue daneben? Mfg
Hqwer schrieb: > Ja freie eingänge sind genug vorhanden. > Eine idee bei wo ich den sprung am besten mache? Dieter schrieb: > D.h. > Für ADC1 100x verstärken. > Für ADC2 1000x (oder 2000x) verstärken. Aus der Spule kommt Wechselspannung. Du brauchst den Scheitelwert der Sinusspannung. Wenn dieser 33mV habe, dann sollte der DAC dafuer 4000 binaer ausgeben, 2000 fuer 0V und 0 fuer -33mV als negativen Wert. Wenn Du dem ADC eine externe Referenzspannung von 2,5V zur Verfuegung stellst, dann muss der OP fuer 33mV 2,5V liefern, bei 0V 1,25V und -33mV 0V. Du musst also einen Offset von 1,25 durch den OP zugleich realisieren. Verstaerkung ist dann (2,5V-1,25V)/0,033V = 37,87 fach Wegen kleinen Offsetfehlern, solltest Du etwas Abstand lassen und die Grenzen auf 35...40mV auslegen, dh 35-fach reicht. Fuer den anderen Eingang verwendest Du die zehnfache Verstaerkung, also 350-fach. Die Auswahlbedingung if, zwischen ADC1 und ADC2 waere innerhalb, bzw. ausserhalb des Bereichs von 1800-2200 in binaer aus dem DAC. Bedenke aber, bei 12bit ist die Mitte fuer 0V beim Wert 2048 und nicht 2000. Ich wollte mir hier nur die krummen Zahlen beim Beispiel ersparen.
Andreas M. schrieb: > Ein bisschen mehr Selbständigkeit wäre bei dieser > Berufswahl vielleicht angebracht. Quatsch, das ist moderne Wissenschaft im Gendertarn. Genau so läuft es tagtäglich an deutschen Hochschulen ab. Der TO sollte einfach einmal klar die Problemstellung genau beschreiben anstatt diffus mit irgendwelchen Requirements anzukommen welche mit 99% Wahrscheinlichkeit vollkommener Blödsinn sind und nur entstanden sind weil der Professor und der Student keine Ahnung haben. Gerade für diese Anwendungen gibt es mitunter spezielle IC welche einige Funktionen mit sich bringen, vollkommen losgelöst ein Beispiel: https://www.st.com/en/evaluation-tools/evalstpm-3phiso.html Man muss eben nicht immer das Rad neu erfinden. Nur weil der ESP32 hipp ist muss er nicht zwingend für die Anwendung passen. Ggf. gibt es eine passendere Lösung wenn man denn nur weiß was denn genau bezweckt werden soll. So bekommt man allein schon interessante Probleme mit der Phase usw., da hätte ich persönlich gar keine Lust drauf...
Peter Pan schrieb: > Andreas M. schrieb: >> Ein bisschen mehr Selbständigkeit wäre bei dieser >> Berufswahl vielleicht angebracht. > Der TO sollte einfach einmal klar die Problemstellung genau beschreiben > anstatt diffus mit irgendwelchen Requirements anzukommen welche mit 99% > Wahrscheinlichkeit vollkommener Blödsinn sind und nur entstanden sind > weil der Professor und der Student keine Ahnung haben. Genau das, die Problemstellung genau beschreiben, kann der TO nicht. Die Gründe können vielfältig sein, aber ich vermute stark, dass er die Aufgabenstellung überhaupt nicht richtig erfasst hat. Dem Prof laste ich da keine Schuld an. Ziel solcher Aufgaben ist, dem Studenten die Chance zu geben, sich mit einem Problem auseinander zusetzen, und zu zeigen, wozu er fähig ist. Was nicht Lösungsweg sein kann, ist, dass besagter Student in mehreren Foren versucht, Leute zur Lösung der ihm gestellten Aufgabe einzuspannen. Kernpunkt der gestellten Aufgabe ist imho (aber da kann man ja nur raten) eine „Zitat: AC Spannung zwischen ca. 333uV und 33,3mV“ zu messen. Schon diesen Punkt hat der TO nicht verstanden, sonst würde er nicht diese 2 Werte mit der angegebenen, irrsinnigen Genauigkeitsangabe permanent wiederholen. Die nachgeschobenen Forderungen („FFT, ich muss das aber so machen, darf ich nicht“) resultieren aus den Antworten des genervten Profs, die den TO auf die eigentliche Aufgabenstellung zurückführen sollen - imho. Meine weit oben gestellte Frage um die Höhe eines LSB war durchaus ernst gemeint: Der Messumfang, 33,3mV:333uV, beträgt gerade mal 100:1 - ein 12-bit-ADC löst aber 4096 Stufen auf. Mehr muss man dazu nicht sagen - oder? Da braucht es keine umschaltbaren Verstärkerstufen und erst recht keine „automatische, logarithmische Irgend-Was“. Alles, was in diese Richtung geht, ist nur Teil des Holzweges. So, nun bin ich aber wirklich raus: Fremde Hausaufgaben lös ich nämlich grundsätzlich nicht!
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