Hallo,
ich habe folgendes kleines Problem. Ich möchte einen Widerstand (Sensor
der über die Temperatur/Druck seinen Widerstand ändert) mit einem AVR
möglichst genau messen.
Dazu möchte ich die 10Bit Auflösung möglichst voll ausnutzen.
Der Widerstand ändert sich zwischen 2,4 Ohm bis 305 Ohm je nach Druck
(Die Temperaturkennline kenne ich noch nicht, ist aber auch prinzipiell
egal)
Mein Problem ist das meine Versorgungsspannung recht stark schwanken
kann da das Gerät am Bordnetz eines Autos angeschlossen werden soll.
Da ich ja für eine Widerstandsmessung einen Spannungsteiler o.ä.
benötige müsste meine Sensor Versorgungsspannung möglichst über 5v
liegen (5V ist mein VREF) damit ich die vollen 10Bit auflösen kann.
Hat hier jemand vielleicht eine Schaltung mit der ich das ganze
möglichst gut Temperaturkompensiert bzw. gegen Spannungsschwankungen der
Sensor Versorgungsspannung schützen kann?
Die Leitung zum Sensor ist u.U. auch einige Meter lang und als
Sensormasse bin ich auf die Fahrzeugmasse (Karrosserie) angewiesen, was
mir vermutlich weitere Störquellen beschert.
Gruß
Malte.
das nennst du kleines problem?
na ja,
da die spannung scwankt, schlage ich vor den Sensor mit einer
konstantstromquelle zu betreiben. mit 16,4mA hast du deine 5V an dem
sensor, vorausgesetzt er hält das aus (82mW).
Moment!
mal angenohmen der Innenwiderstand deiner stromquelle ist ca. 1kOhm
dann muss die vers.spannung bei ca.16-17V sein. du musst wohl mit
zwischenverstärker arbeiten.
Masseproblem:
du musst zum sensor separate masse fuhren, sonst hast du von deinen 10
bit nur etwa 6 bit (geschätzt mit etwa 100mV schwankungen der
Bordspannung) auf die du dich verlassen kanst, und das mit allen anderen
möglichen EMV-Massnahmen (abschirmung, filter usw.).
!!an der Karrosserie nur einen einzigen massepunkt verwenden!!
ich hab keine unterlagen dabei, sonst könnte ich dir eine schaltung
vorschlagen.
Ja, derartige Probleme sind mir auch in den Sinn gekommen.
Wie lösen das denn eigentlich die Hersteller? Ich mein die verwenden ja
auch keine Geschirmten Kabel (zumindest für so triviale Sensoren nicht)
oder wird da einfach auf die Auflösung gepfiffen?
Ich hab mir mal einen Schaltplan eines Motorsteuergerätes angesehen und
da wird einfach mit einem Spannungsteiler und RC Tiefpass gearbeitet.
Hab das ganze mal durchgerechnet und die nutzen von den 10bit AD Wandler
nur ca. bis Digit 112 aus.
d.h. der Interne Messbereich für den µC geht von 2-112 (Dezimal) was
immerhin noch eine Auflösung von etwas mehr als 0,1bar bei gegebenem
Sensor ermöglicht. Mit allen Temperatur und Spannungsschwankungseffekten
dürfte man da dann auf ca 0,1-0,15bar hinkommen. Eigentlich reicht das
wenn man nicht total perfektionistisch veranlagt ist. Ich finde die
Lösung aber nicht so toll, da ich einen recht hohen Aufwand treibe meine
10bit aufzulösen und im endeffekt davon überhaupt nichts habe.
Vorteil ist das der Sensor mit der selben Spannung versorgt wird wie der
AD Wandler so das Schwankungen da schonmal ausgeglichen werden da sich
Ulsb ja dann mit ändert.
Scheint aber die einfachste lösung zu sein wenn man mit dieser
Genauigkeit leben kann. Maximalstrom wäre in dem fall ca. 2mA was
eigentlich noch im Rahmen ist.
Gruß
Malte.
2 mA x 305 Ohm = 0.61V // also musst du verstärken um auf 5V zu
kommen
12 V / 2 mA = 6 kOhm
6 kOhm / 305 Ohm = ca.20 // hier könnte man auch mit Vorwiderstand
// arbeiten
als vorschaltung nimm ein oder besser zwei RC-Tiefpässe mit 100 Ohm und
100uF. der Kondensator kann auch grösser sein.
dann erst ca. 6 kOhm Vorwiderstand zum sensor. dann hast du die
betriebsschwankungen ziemlich gut im griff.
wird die schaltung nur bei arbeitendem Motor betrieben?
wenn du den masse-hinweis beachtest, kanst du auf geschirmte kabel und
sowas verzichten.
Die Änderung um mehr als zwei Dekaden ist für Sensoren eher untypisch.
Normalerweise schaltet man einen veränderlichen Widerstand noch in eine
Brücke um die Spannungsänderung verstärken zu können. Drucksensoren
müssen unbedingt temperaturkompensiert werden, sonst wirken sie eher als
Thermometer.
Bei großen Änderungen kann es sinnvoll sein, den Analogwert vor dem ADC
zu logarithmieren, aber damit handelt man sich noch größere
Temperaturprobleme ein.
Na ich seh schon, da hab ich mir ordentlich was aufeghalst :-)
Bei besagtem Drucksensor handelt es sich um einen Öldrucksensor, daher
stelle ich eh nicht so große Anforderungen an die Auflösung (0,1bar
reichen völlig aus, die sollten dann aber auch sicher sein)
0,1bar entsprechen einer Widerstandsänderung von 6 Ohm.
Ist es wirklich nötig einen solchen Sensor temperatur zu kompensieren?
Ist ja kein Präzisionsdruckaufnehmer im mbar Bereich.
Mein zusätzliches Problem ist, das ich für die Umrechnung des AD Wandler
Wertes auf eine Bar Angabe nicht besonders viel Zeit habe. Eine Lineare
Eingangsspannung ist somit von vorteil und die habe ich nicht wirklich.
Selbst wenn man nur einen Spannungsteiler verwendet und der
Vorwiderstand im Verhältniss zum Sensor Widerstand zu klein ist. (oder
hab ich da nen großen Knick in meiner Logik)
Was wäre wenn man einen hochohmigen Spannungsteiler verwendet (zwecks
linearisierung) und dann die Spannung mit einem OPV auf ~5v max.
verstärkt? Oder bekomme ich durch den OPV noch weitere Probleme die ich
bisher nicht bedacht habe?
Gruß
Malte.
Du könntest einen Konstantstrom über den Geber schicken und die Spannung
am Poti (Geber) messen. Das wäre eine Vierleiterschaltung. Wenn du jetzt
noch differentiell misst (Faktor 10 oder 20) kann dir die Masse recht
egal sein. Musst nur wie oben schon gesagt die Störungen auf'm Bordnetz
'rausfiltern.
der Vorwiderstand muss gross gegenüber dem Sensorwiderstand sein, faktor
100, dann hast du nahezu lineare kennlinie.
der Spannungsteiler dagegen muss niederohmig sein.
von !!!2,4 Ohm! bis 305 Ohm
also muss der Vorwiderstand 100 x 305 Ohm = 30 kOhm sein.
der Spannungsteiler muss so niederohmig sein, dass er von dem 2,4 Ohm
nicht belastet wird! also 0,0...01 Ohm.
"
!!an der Karrosserie nur einen einzigen massepunkt verwenden!!
"
Kannst du das bitte mal genauer erklären, Konstantin? Ich dachte immer,
daß die Masse (Abgesehen von kurzfristigen Störungen) überall gleich
ist.
Wenn nicht, wo und wie wirkt sich denn diese Störung aus? Danke
stichwort heisst: galvanische kopplung
in kürze:
die stromänderungen der anderen Verbraucher haben änderungen der
spannungsabfälle auf gemeinsam genutzten strompfaden zu folge, welche an
die anderen verbraucher wirken.
hast du schon pfeifen in der musikanlage gehört, wenn du radio mit
dicken endstufe betreibst?
masseverbindung nur an einer stelle reduziert die länge der gemeinsam
genutzten strompfaden gegen null.
interessant. Das Pfeiffen kenne ich. Ich dachte aber immer, daß es nur
auf Hochfrequente Bauteile einfluß hat. Und nicht auf die trägen, groben
Sensoren im Auto. Oder liege ich da auch wieder falsch?
Micha wrote:
> interessant. Das Pfeiffen kenne ich. Ich dachte aber immer, daß es nur> auf Hochfrequente Bauteile einfluß hat. Und nicht auf die trägen, groben> Sensoren im Auto. Oder liege ich da auch wieder falsch?
bei einer Musikanlage hat es vor allem ein Einflus auf die Nerven
in diesem Fall überlagern die Störungen das Nutzsignal und verfälschen
somit das Messergebnis. Wie schon erwähnt, aus den 10 bit sind es dann
Beispielsweise bei 10mV Störung nur 7 bit, bei 100mV Störung nur noch 5
bit dem Messsignal zuzuordnen. Und wenn das Nutzsignal klein genug ist
geht er völlig im Rausch unter.
Direkten einfluss auf den Sensor hat es nicht, nicht bei den Pegeln.
