Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik suche ADC für ratiometrische Messung


von Gekoe (gekoe)


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Hallo,

ich suche einen ADC für ratiometrische Messungen, allerdings mit 8 oder 
16 Eingängen. Die meisten ADCs mit mehreren Eingängen haben eine interne 
Referenz, die ratiometrischen ADCs wie der ADS1100 von TI haben nur 
einen Eingang. Ich muss einige (z.Zt. noch 12, später evtl. 16) 
Potentiometer auswerten, die eine mechanische Position übermitteln. Als 
Auflösung würden mir 10 oder 12 Bit reichen. Leider kann man in der 
Parameter-Suche von Mouser und DigiKey nicht nach ratiometrischer 
Messung selektieren. Habt Ihr evtl. einen guten Tip für mich?

Gruß Gekoe

von Rainer W. (rawi)


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Gekoe schrieb:
> ich suche einen ADC für ratiometrische Messungen, allerdings mit 8 oder
> 16 Eingängen.

Reicht es nicht, einen Multiplexer zu verwenden und die Potis 
sequentiell abzufragen?

Welche Art von Schnittstelle soll denn der ADC überhaupt haben und wie 
schnell muss die Wandlung sein?

: Bearbeitet durch User
von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Ich muss einige (z.Zt. noch 12, später evtl. 16)
> Potentiometer auswerten, die eine mechanische Position übermitteln.

Wegen so einem banalen Unsinn brauchst du einen externen ADC?
Bist du Student?

Nimm einen 74HC4067.

Vanye

von Helmut -. (dc3yc)


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Nimm halt 4 Stück ADS1115 boards. Die kannst du auf verschiedene 
Adressen jumpern und per I2C ansprechen und jedes hat 4 Kanäle.

von Gekoe (gekoe)


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Helmut -. schrieb:
> Nimm halt 4 Stück ADS1115 boards.

Der ADS1115 kann nicht ratiometrisch.

von Gekoe (gekoe)


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Rainer W. schrieb:
> Reicht es nicht, einen Multiplexer zu verwenden und die Potis
> sequentiell abzufragen?

Das wäre eine Option

> Welche Art von Schnittstelle soll denn der ADC überhaupt haben und wie
> schnell muss die Wandlung sein?

I2C wäre schon, muss aber nicht, jedes Poti wird alle 15 Minuten 
abgelesen.

von Rahul D. (rahul)


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Gekoe schrieb:
> Der ADS1115 kann nicht ratiometrisch.

Woran siehst du das?

von Gekoe (gekoe)


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Rahul D. schrieb:
> Gekoe schrieb:
>> Der ADS1115 kann nicht ratiometrisch.
>
> Woran siehst du das?

Am Bild https://www.mikrocontroller.net/attachment/594274/ads1115.png

von Rahul D. (rahul)


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Gekoe schrieb:
> Am Bild
Schade.
Der kann aber so geschaltet werden, dass er differentiell misst.
Das sieht man natürlich nicht in dem Bild, sondern nur im Datenblatt.

von Falk B. (falk)


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Gekoe schrieb:
> ich suche einen ADC für ratiometrische Messungen, allerdings mit 8 oder
> 16 Eingängen.

Der AVR kann auch ratiometrisch messen, wenn man VCC als Referenz für 
den ADC und die Potis benutzt.

> einen Eingang. Ich muss einige (z.Zt. noch 12, später evtl. 16)
> Potentiometer auswerten, die eine mechanische Position übermitteln.

gähn

> Als
> Auflösung würden mir 10 oder 12 Bit reichen.

Siehe oben. Das kann praktisch jeder Mikrocontroller.

Gekoe schrieb:
> I2C wäre schon, muss aber nicht, jedes Poti wird alle 15 Minuten
> abgelesen.

Da schläft der Mikrocontroller erst recht ein.

von Xanthippos (xanthippos)


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Wo liegt eigentlich das Problem?

Für eine ratiometrische Messung sollte es doch vollkommen ausreichen, 
wenn du für die Potentiometer und Referenzspannung des AD die selbe 
Spannungsquelle nimmst. Da funktioniert doch jeder billige Wandler ohne 
interne Referenzspannungsquelle?

von Gekoe (gekoe)


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Rahul D. schrieb:
> Der kann aber so geschaltet werden, dass er differentiell misst.

Da sag mir mal bitte, wie das geht. Im Datenblatt habe ich es jedenfalls 
nicht gefunden. Der ADS1100 kann das, hat aber nur einen Eingang.

von Falk B. (falk)


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Gekoe schrieb:
>> Der kann aber so geschaltet werden, dass er differentiell misst.
>
> Da sag mir mal bitte, wie das geht. Im Datenblatt habe ich es jedenfalls
> nicht gefunden.

Hier verwechselt jemand differentiell mit ratiometrisch. ;-)

von Roland F. (rhf)


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Hallo,
Xanthippos schrieb:
> Wo liegt eigentlich das Problem?

Vielleicht verwechselt GeKoe differentiell mit ratiometrisch.

rhf

von Joe L. (joelisa)


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Gekoe schrieb:

> Ich muss einige (z.Zt. noch 12, später evtl. 16)
> Potentiometer auswerten, die eine mechanische Position übermitteln. Als
> Auflösung würden mir 10 oder 12 Bit reichen.

Spannend wird dann noch mal, geeignete Potentiometer zu finden.

Ein Bourns 3540/3541 schlägt mit ca. 20€ zu Buche - garantiert aber 
"nur" ±0.25 % Linearität.

von Falk B. (falk)


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Joe L. schrieb:
>> Ich muss einige (z.Zt. noch 12, später evtl. 16)
>> Potentiometer auswerten, die eine mechanische Position übermitteln. Als
>> Auflösung würden mir 10 oder 12 Bit reichen.
>
> Spannend wird dann noch mal, geeignete Potentiometer zu finden.
>
> Ein Bourns 3540/3541 schlägt mit ca. 20€ zu Buche - garantiert aber
> "nur" ±0.25 % Linearität.

Auflösung ist nicht Genauigkeit, siehe Auflösung und Genauigkeit.

von Rahul D. (rahul)



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Gekoe schrieb:
> Der ADS1100 kann das, hat aber nur einen Eingang.
Den haben eigentlich alle (mir bekannten) ADC.

Dann nimm den und bastel dir einen Multiplexer davor.
Bei einem 16-Kanaligen differentiellen ADC hast du dann vermutlich auch 
noch Gehäuseformen, die dir nicht gefallen.
Für den ADS1115: Table 8 MUX[2:0] konfiguriert den Messeingang.

von Stephan S. (uxdx)


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Gekoe schrieb:
> ich suche einen ADC für ratiometrische Messungen, allerdings mit 8 oder
> 16 Eingängen.

Dann schau Dir mal den ADS7828 von TI an 
https://www.ti.com/product/ADS7828 der hat zwar eine interne Referenz, 
die kannst Du aber abschalten und eine externe Referenz einspeisen und 
er hat 8 Eingänge, wie von Dir gewünscht. Was Dich evtl. auch 
interessiert: es gibt dafür ein Breakout-Board von Mikroe 
https://www.tme.eu/de/details/mikroe-4376/erweiterungsboards/mikroe/adc-12-click/ 
und auch eine Platine, um 2 dieser Breakout-Boards zusammzuschalten 
https://www.tme.eu/de/details/mikroe-1581/zubehor-fur-die-entwicklungsboards/mikroe/arduino-uno-click-shield/ 
das passt angeblich sogar als Arduino-Shield.

von Helmut -. (dc3yc)


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Gekoe schrieb:
> Der ADS1115 kann nicht ratiometrisch.

Dann schaue halt ins Datenblatt, wie man das mit einem simplen Poti 
macht: ein Kanal am Schleifer und ein Kanal am nichtmasseseitigen Ende 
des Potis. Das Verhältnis wird doch dein Prozessor noch berechnen 
können, oder?
Und wenn du für alle Potis die gleiche Spannung verwendest, brauchst du 
die nur einmal mit dem Prozessor messen.

von Motopick (motopick)


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Gibt es eigentlich einen vernuenftigen Grund, warum der TO
fuer das simple Auslesen von ein paar Potis einen ratiometrischen
AD benoetigt?

Warum koennen die Potis nicht einfach an die Versorgung des
Controllers/ADs angeschlossen werden?
Die Messung ist dann "ratiometrisch" zur Versorgungsspannung
wenn diese dann auch als Referenz benutzt wird.

von Stefan F. (Gast)


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Gekoe schrieb:
> ich suche einen ADC für ratiometrische Messungen, allerdings mit 8 oder
> 16 Eingängen.

MCP3208

von Stefan F. (Gast)


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Gekoe schrieb:
> Der ADS1115 kann nicht ratiometrisch.

Rahul D. schrieb:
> Woran siehst du das?

Steht im Datenblatt Text und in dem oben gezeigten Diagramm.

von Norbert (der_norbert)


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Motopick schrieb:
> Gibt es eigentlich einen vernuenftigen Grund, warum der TO
> fuer das simple Auslesen von ein paar Potis einen ratiometrischen
> AD benoetigt?
>
> Warum koennen die Potis nicht einfach an die Versorgung des
> Controllers/ADs angeschlossen werden?
> Die Messung ist dann "ratiometrisch" zur Versorgungsspannung
> wenn diese dann auch als Referenz benutzt wird.

Na ja, wenn die Vcc um einige zehn mV schwankt (switched Power supply) 
und die davon abgeleitete Vref mit einem Kondensator geglättet ist, dann 
entstehen schon Verschiebungen die eine ratiometrische Messung 
beeinflussen können.

von Rahul D. (rahul)


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Stefan F. schrieb:
> Steht im Datenblatt Text und in dem oben gezeigten Diagramm.

Komisch. Dann kann meiner was, was nicht im Datenblatt beschrieben ist.
Allerdings habe ich gerade Urlaub. Da könnte es sein, dass ich alles was 
vor dem Urlaub war, vergessen habe.

von Stephan S. (uxdx)


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Rahul D. schrieb:
> Stefan F. schrieb:
>> Steht im Datenblatt Text und in dem oben gezeigten Diagramm.
>
> Komisch. Dann kann meiner was, was nicht im Datenblatt beschrieben ist.
> Allerdings habe ich gerade Urlaub. Da könnte es sein, dass ich alles was
> vor dem Urlaub war, vergessen habe.

Der ADS1115 hat eine interne Referenz, die nicht nach aussen geleitet 
werden kann und man kann auch keine externe Referenz einspeisen. Also 
ist eine ratiometrische Messung nicht möglich.

von Arc N. (arc)


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Gekoe schrieb:
> Helmut -. schrieb:
>> Nimm halt 4 Stück ADS1115 boards.
>
> Der ADS1115 kann nicht ratiometrisch.

Natürlich kann der auch ratiometrisch messen.

Zwei Widerstände bzw. hier Poti und Referenzwiderstand in Reihe und 
einmal die Spannung über dem Poti dann über dem Referenzwiderstand 
messen.

Vereinfacht (ideale Schaltung):
Vmeas1 = R1 * Vsource / (R1 + R2)
Vmeas2 = R2 * Vsource / (R1 + R2)

Vcode1 = Vmeas1 * 2^n / Vref
Vcode2 = Vmeas2 * 2^n / Vref

Vcode1 / Vcode2 = Vmeas1 / Vmeas2 = R1 / R2

Die Referenzspannung(en) und/oder Referenzstromquelle(n) darf nur 
während der Messung nicht zu stark schwanken.

Vres10 = 4.096V / 2^10 = 4 mV
Vres12 = 4.096V / 2^12 = 1 mV

Selbst ne günstige REF3040 hat zw. 0.1 Hz und 10 Hz nur 45 uVpp 
Rauschen. Weit unterhalb der geforderten Auflösung. Wie stark die 
Referenz im ADS1115 rauscht müsste man mal bei TI fragen.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Rahul D. schrieb:
> Komisch. Dann kann meiner was, was nicht im Datenblatt beschrieben ist.

Dann verrate einfach, wie du mit dem ADS1115 eine ratiometrische Messung 
hinbekommen haben willst, statt immer nur zu behaupten, dass das 
Datenblatt falsch ist. Dort steht zumindest: "The ADS111x have an 
integrated voltage reference. An external reference cannot be used with 
these devices."

von Helmut -. (dc3yc)


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Ich kann ja die interne Refenzspannung verwenden, und mit einem Kanal 
die externe Potireferenz messen, solange sie kleiner oder gleich der 
Betriebsspannung des ADCs ist. Und mit meinen anderen Kanälen messe ich 
die Schleiferspannungen der Potis. Der ADS1115 verträgt bis zu 0.3V über 
Vcc an den Eingängen und hat einen Fullscalebereich von 4.096V. Da 
brauche ich keine ratiometrische Messung. Ich gehe von 3.3V 
Betriebsspannung aus. Bei 5V gilt das gleiche, nur muss ein anderer 
Messbereich gewählt werden.

von Stefan F. (Gast)


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Norbert schrieb:
>> Warum koennen die Potis nicht einfach an die Versorgung des
>> Controllers/ADs angeschlossen werden?
>> Die Messung ist dann "ratiometrisch" zur Versorgungsspannung
>> wenn diese dann auch als Referenz benutzt wird.
>
> Na ja, wenn die Vcc um einige zehn mV schwankt (switched Power supply)
> und die davon abgeleitete Vref mit einem Kondensator geglättet ist, dann
> entstehen schon Verschiebungen die eine ratiometrische Messung
> beeinflussen können.

Die Messung des ADC benötigt Zeit. Zu beginn friert er die 
Eingangsspannung in einem internen Kondensator ein und vergleicht sich 
dann Schrittweise mit der Referenz=Versorgungsspannung. Wenn die 
Versorgungsspannung schwankt/rauscht, kommt er jedes mal zu einem 
anderen numerischen Ergebnis.

Sie sollte also schon gut stabilisiert sein. Deswegen haben die meisten 
Mikrocontroller mit integriertem ADC einen separaten 
Stromversorgungs-Pin nur für die analogen Teile. Auch einige externe ADC 
trenne die Versorgung der analogen Teile von den digitalen. Manche haben 
sogar separate GND Anschlüsse.

von Gekoe (gekoe)


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Stefan F. schrieb:
> MCP3208

Stephan S. schrieb:
> Dann schau Dir mal den ADS7828 von TI an

Das waren die beiden einzigen Antworten auf meine Frage. Vielen Dank!
Ich habe mir mal die Datenblätter angesehen, passt.

Den MCP3208 gibt es auch im DIP-Gehäuse, da kann ich mal schnell eine 
Lochraster-Platine bestücken und für den ADS7828 gibt es dieses schöne 
Board, fix und fertig. SPI und I2C kann ich beides gut verarbeiten.

von Peter D. (peda)


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Gekoe schrieb:
> Ich muss einige (z.Zt. noch 12, später evtl. 16)
> Potentiometer auswerten, die eine mechanische Position übermitteln.

Du nimmst als UREF die VCC, die auch die Potis versorgt. Fertig ist die 
ratiometrische Messung.

Gekoe schrieb:
> Als
> Auflösung würden mir 10 oder 12 Bit reichen.

Mehr wirst Du mit Potis auch nicht schaffen. 8 Bit sollten in der Praxis 
reichen. 10 Bit schaffst Du bestenfalls mit sehr guten (teuren) 10-Gang 
Drahtpotis mit geringem Schlupf.

von Schorsch X. (bastelschorsch)


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Verfügbar unter anderem bei Mouser ist der MAX11643 mit 16  Kanälen. Ab 
1 Stk. für 5,79€ auch sehr preiswert. Referenz ist extern. Die Auswahl 
bei Mouser oder Digikey dürfte auch alles andere verfügbar zu Tage 
fördern.

Viel Spaß bei der Auswahl

Schorsch

von Rahul D. (rahul)


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Rainer W. schrieb:
> Dann verrate einfach, wie du mit dem ADS1115 eine ratiometrische Messung
> hinbekommen haben willst, statt immer nur zu behaupten, dass das
> Datenblatt falsch ist

Und damit gilt mein Disclaimer, da ich mich geirrt habe.

von Motopick (motopick)


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> Du nimmst als UREF die VCC, die auch die Potis versorgt. Fertig ist die
> ratiometrische Messung.

Das waere der vernuenftige einfache Weg.
Eine Nachfrage, warum das bei ihm nicht moeglich ist,
auch nicht beantwortet.

Statt dessen wird gejammert:
> Das waren die beiden einzigen Antworten auf meine Frage.

Vermutlich sind seine Potis, niederohmige Drahtpotis.
Die kann man in der Masse natuerlich nicht an VCC anschliessen...

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