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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Referenzspannung für Sensor


Autor: Kaiser Friedrich (chrisr)
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Hallo,

hab mir schon einiges hier durchgelesen, aber irgendwie hilft mir das 
nicht weiter.

Ich hab ein KTY 84/130 (1K Nennwiderstand bei 100V) als Spannungsteiler 
gegen 2,2K am ADC des ATMega 1280 hängen. Als Referenzspannung hab ich 
intern und Vcc eingestellt. Die Spannungsversorgung ist stabilisiert auf 
5V. ARef ist wie empfohlen über eine Kapazität gegen GND geschaltet.

Zum Test Messe ich am ADC gegen Vcc und bekomme den Messwert 1023, bei 
2.5 V 513, also recht zuverlässig. Mit meinem Messgerät messe ich 
parallel recht genau die gleiche Spannung.

Nun hänge ich den KTY dran. Die gemessene Spannung per Messgerät zeigt 
mir beispielsweise genau 1V und parallel misst der ADC aber nun 1.45V.

Hab ich irgendwas verpasst oder falsch gemacht? Ist der Messbereich 
eingeschränkt?

Und noch eine frage: Hat hier schon jemand Erfahrungen mit dem 
MCP9700/MCP9701 gemacht?

Wäre schön, wenn mir hier jemand helfen könnte.


Gruß,
Christian

Autor: Kaiser Friedrich (chrisr)
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p.s. 1K Nenn bei 10O Grad nicht Volt ;-)

Autor: johnny.m (Gast)
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Könnstest Du die Schaltung vielleicht mal genau beschreiben? Oder besser 
noch: Ein Bildchen schicken? Aus der obigen Beschreibung kann ich das 
nicht ganz nachvollziehen, wie Du was angeschlossen hast.

Autor: Pete (Gast)
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Die MCP scheinen sehr ungenau zu sein. Fehler bei +-2K (laut 
Datenblatt).

Autor: Kaiser Friedrich (chrisr)
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johnny.m wrote:
> Könnstest Du die Schaltung vielleicht mal genau beschreiben? Oder besser
> noch: Ein Bildchen schicken? Aus der obigen Beschreibung kann ich das
> nicht ganz nachvollziehen, wie Du was angeschlossen hast.

Vcc 5V
    ---+
       |
       |
      +-+
      | | 2,2K
      +-+
       |
       ---------  -> an ADC
       |
      +-+
      | | KTY 84/130
      +-+
       |
       |
   ----+
GND

Vcc und GND werden gemeinsam mit AVR genutzt. ARef am AVR liegt über 
100nF an GND.



Autor: Kaiser Friedrich (chrisr)
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Hab nochmal gemessen, ist noch ein bisschen merkwürdiger. Wenn ich den 
KTY gegen 2.2K tausche, messe ich am Messgerät 2.48V, am ADC bekomme ich 
557 (also etwa 2,9V). Hier sollte der ADC eigentlich 512 liefern.

Autor: Falk (Gast)
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@Christian Rattat

>Hab nochmal gemessen, ist noch ein bisschen merkwürdiger. Wenn ich den
>KTY gegen 2.2K tausche, messe ich am Messgerät 2.48V, am ADC bekomme ich
>557 (also etwa 2,9V). Hier sollte der ADC eigentlich 512 liefern.

Sind deine 5V auch wirklich 5,000V? Sind deine 2,2K wirklich 2,200 k? 
Das hat alles Toleranzen. Ist dein Messgerät so genau und auch 
kalibriert?

MfG
Falk

Autor: Kaiser Friedrich (chrisr)
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Falk wrote:
> @Christian Rattat
>
>>Hab nochmal gemessen, ist noch ein bisschen merkwürdiger. Wenn ich den
>>KTY gegen 2.2K tausche, messe ich am Messgerät 2.48V, am ADC bekomme ich
>>557 (also etwa 2,9V). Hier sollte der ADC eigentlich 512 liefern.
>
> Sind deine 5V auch wirklich 5,000V? Sind deine 2,2K wirklich 2,200 k?
> Das hat alles Toleranzen. Ist dein Messgerät so genau und auch
> kalibriert?
>
> MfG
> Falk

Natürlich haben alle Teile Toleranzen. Mein Messgerät geht schon sehr 
genau. An meinem nicht ganz billigen Labornetzteil zeigt es mit nur 
minimalen Abweichungen die eingestellte Spannung im relevanten 
Messbreich an.

Ich hab mir jetzt nochmal 2 Widerstände rausgefischt mit gemessenen 
10.13 und 10.15K. Als Spannungsteiler bekomme ich damit am ADC trotzdem 
597.

Es müsste, je nachdem an welcher Seite welcher Widerstand verwendet 
wird, der gemessene Wert theoretisch aber etwa entweder

2,487544379V oder 509,4490888 am ADC
2,492455621V oder 510,4549112 am ADC

gemessen werden. Eine Abweichung von mehr als 17 Prozent lässt sich mit 
Toleranzen kaum erklären. Mir ist schon klar, das man ggf. kalibrieren 
muss, aber der Grundbereich sollte doch nach meinem Verständnis 
einigermaßen passen.

Gruß,
Christian









Autor: Kaiser Friedrich (chrisr)
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p.s. die gemessene Spannung an Vcc oben war 4.98V

Autor: Falk (Gast)
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@Christian Rattat

>Natürlich haben alle Teile Toleranzen. Mein Messgerät geht schon sehr
>genau. An meinem nicht ganz billigen Labornetzteil zeigt es mit nur
>minimalen Abweichungen die eingestellte Spannung im relevanten

Minimal ist keine technische Aussage. Wieviel Prozent. AUsserdem 
vergelichst du zwei Unbekannte miteinander (Das NEtzteil mit dem 
Laborgerät). Aber ok, wenn es nciht gerade ein 5 Euro Multimeter ist, 
hat es sicher eine Messfehler <1%.

>Es müsste, je nachdem an welcher Seite welcher Widerstand verwendet
>wird, der gemessene Wert theoretisch aber etwa entweder

>2,487544379V oder 509,4490888 am ADC
>2,492455621V oder 510,4549112 am ADC

Ich bin zwar weder Physiker noch Physiklehrer, aber diese Angaben sind 
FALSCH! Denn die 10 Nachkommastellen suggerieren eine Genauigkeit, die 
nie und nimmer da ist. Das aber nur am Rande.

>gemessen werden. Eine Abweichung von mehr als 17 Prozent lässt sich mit
>Toleranzen kaum erklären. Mir ist schon klar, das man ggf. kalibrieren

17% ist klar zu viel. Wo hängt denn dere Referenzspannung dran? Falsche 
Referenzspannung eingestellt? AGND mit GND verbunden?
Die interen Rferenz ist, wenn man dem Datenblatt glauben darf, ziemlich 
mies.

2,3 ... 2,7V, das sind +/-5%.

Hast du einen kleinen Kondensator (10..100nF) direkt am ADC-Eingang? Der 
wird gebaucht, um den Abtastpuls zu puffern.

Mfg
Falk





Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

da streut wohl was rein...
Wenn Du nur mit langsamen Änderungen rechnest, hänge mal einen Tiefpass 
dazwischen, ca. 1...4,7k vom Teiler zum ADC-In und 0,1..1µ vom ADC-In 
gegen GND.
Oder bilde in Software einen Mittelwert aus mehreren Messungen.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Falk (Gast)
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@Michael U.

>Oder bilde in Software einen Mittelwert aus mehreren Messungen.

Damit bekommt man Rauschen raus, aber keine Offsets.

MFG
Falk

Autor: Fritz (Gast)
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Nimm Vcc auch als Vref. Dann ist es egal, wie hoch oder schwankend sie 
ist: rationetrische Messung.

Autor: Kaiser Friedrich (chrisr)
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Hallo,

>>2,487544379V oder 509,4490888 am ADC
>>2,492455621V oder 510,4549112 am ADC
>>Ich bin zwar weder Physiker noch Physiklehrer, aber diese Angaben sind
>>FALSCH! Denn die 10 Nachkommastellen suggerieren eine Genauigkeit, die
>>nie und nimmer da ist. Das aber nur am Rande.

Aber ich hab Mathematik studiert und kann Dir sagen, dass es unerheblich 
ist, ob dort 0, 1 oder 100 Nachkommastellen angegeben sind. Das sind die 
theortischen, analogen Werte links bzw die digitalisierten bei einem ADC 
mit beliebig hoher Auflösung. ;-)

Wenn ich an ein Labornetzgerät genau 5.00V Spannung einstelle und hänge 
dann ein Voltmeter dran, dass dann 5.00V anzeigt, kann ich davon 
ausgehen, dass es ausreichend genau misst. Wenn ich das mit 30 Messungen 
zwischen 0 und 30V mache und alle Messungen übereinstimmen, kann ich 
davon ausgehen, dass es im gesamten Bereich gut misst, immer unter der 
Voraussetzung, dass das Labornetzgerät entsprechend genau ist. ;-)


Aber zurück zum Thema:

Das Problem hat sich gelöst. Scheinbar hat das Teil ein Problem mit 
interner Referenz auf Vcc. Ich hab dies umgebaut und auf 2.56V gestellt 
und den Sensor entsprechend mit 3.3K beschaltet. Die Messungen sind nun 
im Rahmen der Messungenauigkeit des ADC perfekt.

Kondensator am ADC hat nichts geändert, laufende Mittelwertberechnung 
war von Anfang an drin.

Danke für die ganzen Antworten! :-)

Gruß,
Christian










Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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> hat das Teil ein Problem mit interner Referenz auf Vcc.

Du kannst aber auch den Spannungsteiler einfach an
ARef anschliessen. Dann ist die Höhe der Referenz
völlig unerheblich.

Autor: Kaiser Friedrich (chrisr)
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Karl heinz Buchegger wrote:
>> hat das Teil ein Problem mit interner Referenz auf Vcc.
>
> Du kannst aber auch den Spannungsteiler einfach an
> ARef anschliessen. Dann ist die Höhe der Referenz
> völlig unerheblich.

Hallo,

das kann ich leider (noch) nicht, da ich noch mit einem gekauften Board 
arbeite, bei dem ich nicht die Leiterbahnen kappen möchte. Bin aber 
gerade dabei, ein eigenes Board zu entwerfen, da ist auch eine sehr 
genaue Referenz vorgesehen.

Mir war hier erstmal nur wichtig, die grundlegende Qualität von ADC und 
Sensor herauszufinden (ist mein erstes eigenes avr-Projekt). Ich werde 
jetzt auch noch ein paar andere Sensoren testen.

Hat hier vielleicht jemand Erfahrung mit dem HSP15P Feuchtesensor 
gemacht?

Gruß,
Christian

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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das Problem kommt mir bekannt vor.
Bei mir war es eine falsche Programmierung der internen Referenz.
Entweder beim Mega8 oder beim Tiny26, weiss es nicht mehr genau.

Autor: johnny.m (Gast)
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@Karl Heinz:
> Du kannst aber auch den Spannungsteiler einfach an ARef anschliessen.
Sollte man bei den kleinen Widerstandswerten aber nicht machen. Der 
AREF-Ausgang der AVRs ist lt. Datenblatt sehr hochohmig und sollte nicht 
nennenswert ohmsch belastet werden.

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