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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Problem ADC


Autor: Mathias (Gast)
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Hallo!

Ich messe mit einem ADW die Spannung eines Fototransistors, welcher eine 
sehr hohe Impedanz aufweißt ( ~10MOhm ). Wenn ich die Spannung mit dem 
Multimeter messe komme ich immer auf 1.7V, der Controller misst aber 
tatsächlich 3.0V. Kann es sein dass die Impedanz des Fototransistors so 
belastet, dass der Controller mit seinem integrierten ADC nicht mehr 
richtig misst? Müsste ich dann hier einen Impedanzwandler vorschalten, 
oder gibt es auch platztechnisch kleinere Möglichkeiten?

Hier meine Schaltung:

    3.3V
    ---
     |
     |
     -
    | |  10MOhm
     -
     |
     |
     -------  ADC
     |
     |
   |    Fototransistor
     |
     |
    ---
    GND

Danke, mfg Mathias

Autor: Mathias (Gast)
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Aja nochwas: Softwarefehler kann ich ausschließen...

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Hast Du den Fototransistor, insofern es einer ist, mal umgepolt? Normal 
sollten die im durchgesteuerten Zustand nicht viel mehr als 1V über sich 
abfallen lassen, bei einem Strom von 10mA. Was das Multimeter angeht, 
wird Dir dies durch seinen relativ niedrigen Innenwiderstand die Messung 
stark verfälschen. Dein Controller wird (bei passender Referenzspannung) 
schon korrekt messen.

Autor: Falk (Gast)
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Die meisten DVMs haben 10MOhm Eingangswiderstand. Bei Dunkelheit ist der 
Phototransitor SEHR hochohmig wesentlich grösser als 10 MOhm. Durch 
deine Messung erzeugst du einen wunderbaren Spannungsteilervon ca. 1:2, 
macht bei 3.3V ca. 1.65V. Das Ohmsche Gesetz funktioniert ;-)
Der Eingang vom AVR hat locker 100MOhm und mehr, da klappts wieder.
Die Schaltung ist arg hochohmig, warum willst du das? Sollte 1 MOhm 
nicht auch reichen?

MFg
Falk

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Hängt auch vom controller ab ... im AVR Datenblatt steht, dass die 
Quelle möglichst keinen höheren Innenwiderstand als 10kOhm haben sollte.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Der Portpin ist trotzem sehr hochohmig. Allein für die Genauigkeit ist 
eine niedrige Quellimpedanz nötig, was bei langsam ändernden Signalen 
sehr schön durch einen Keramikkondensator 100nF "simuliert" werden kann, 
der für den Moment des Sampelns des ADCs die nötige Energie liefert.

Autor: Mathias (Gast)
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Hallo!

Danke für die ganzen Antworten! Ich verwende einen LPC936, da steht 
genauso wie im AVR Datenblatt dass der Quelleninnenwiderstand nicht 
größer als 10k Ohm sein sollte... 10MOhm als Vorwiderstand habe ich 
gewählt, damit der Arbeitspunkt der zu messenden Spannung in der Mitte 
der Versorgungsspannung ist (schwankt je nach Helligkeit zwischen 1.3 
und 1.8V )...

Habe ich das dann richtig verstanden, dass ich eventuell mit dem 
Multimeter und nicht mit dem Controller falsch messe? Und müsste es auch 
mit größeren Quellleninnenwiderständen unter Verlust der Genauigkeit 
funktionieren?

Danke, Mathias

Autor: Mathias (Gast)
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Aja beim Fototransistor handelt es sich um den SFH3010Z von Osram. 
Datenblatt im Anhang!

Autor: Mathias (Gast)
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So ich habe jetzt testhalber das Multimeter (FLUKE 187) überprüft, 
welches laut Datenblatt einen Innenwiderstand von 10MOhm hat. Demnach 
ist die korekte Messung der Spannung unmöglich... Als Gegenprobe habe 
ich 2x10MOhm in Serie gehängt und 10V angelegt! => Zwischen den beiden 
Widerständen konnte ich statt den tatsächlichen 5V nur ~3.3V messen!

Jetzt probier ich mal mit angehängtem Multimeter die Spannung über den 
ADC messen zu lassen! Wenn der ADC die Messung nicht belastet müsste er 
ja das selbe wie das Multimeter anzeigen, oder?

Mfg, Mathias

Autor: Falk (Gast)
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@Mathias

Ja, du misst falsch, 10MOhm Innenwiderstand im DVM sind hier deulich zu 
wenig. Und damit sit deine Annahme, dass bei 10MOhm Kollektorwiderstand 
der Arbeitspunkt schön mittig ist hinüber.

Theoretisch könntest du deinen Arbeitspunkt so bestimmen, indem du die 
gewünschte mittlere Lichtleistung (Helligkeit) auf den Phototransistor 
scheinen lässt und dementsprechend verschiedene Widerstände ausprobierst 
(Messung mit AVR, nicht DVM). Praktisch wird das eher schwierig ohne 
Messgerät (Belichtungsmesser), denn das menschliche Auge verschätzt sich 
schon mal ganz fix um den Faktor 10 und höher wenn es um die objektive 
Bewertung von Helligkeit geht.

MfG
Falk


Autor: Mathias (Gast)
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So habe jetzt ne für mich zufriedenstellende Lösung gefunden! Ich habe 
einfach einen 10M Ohm Widerstand parallel zum Fototransistor gehängt. 
Somit habe ich wieder die Spannung in der Mitte. Und die Genauigkeit 
reicht mir auch aus...

Vielen Dank an alle, mfg Mathias

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Ich will ja jetzt nicht rumunken, aber ich bin mir 99,9% sicher, daß Du 
den Fototransistor verpolt hast. Laut Datenblatt ist Vcesat 140mV, also 
wenn der genug Licht bekommt, sollte er selbst bei einem Lastwiderstand 
von nur 10kOhm den Pegel fast bis auf Masse ziehen können. Und er kann 
15mA Kollektorstrom verarbeiten. Also irgendetwas läuft bei Dir schief. 
Die Gehäusemarkierung sollte Richtung + (Kollektor), nicht wahr?

Autor: Axel (Gast)
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Ansonsten vielleicht einfach mal einen kleinen Kondensator parallel zum 
Fotowiderstand machen.

Der ADC zieht im Moment des Messens u. U. kurz einen kleinen Stromimpuls 
(deswegen auch die 10 kOhm Quellenwiderstand) der dann bei den hohen 
Widerständen die Messung verfälscht. Mit dem Kondensator kannst Du das 
abfangen.

Gruss
Axel

Autor: Mathias (Gast)
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@ Travelrec: Wenn ich ihn verpolt hätte dann würde er ja auch nicht 
funktionieren oder? Jetzt ist es so, dass er bei Tageslicht bzw. bei 
starker Beleuchtung auf Masse zieht und im Dunkeln sind es dann etwa 
1.7V!

Mfg, Mathias

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