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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ADC, Auslösung erhöhen


Autor: dani (Gast)
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Hallo,

ich möchte Ströme bis max. 100A mit einer Genauigkeit von 10 mA messen.
Der ADC des Mega8 hat eine Auflösung von 10Bit = 1024 Stufen.
D.h. ich komme auf eine Genauigkeit von ca. 100A/1024 = 98mA.
Für eine Genauigkeit von 10mA bräuchte ich einen AD-Wandler mit mind.
14Bit. Gibt es eine Möglichkeit das irgendwie mit dem Mega8 zu 
realisieren oder kommt nur die Verwendung eines externen AD-Wandlers in 
Frage?

Danke Dani

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Es gibt die Möglickeit, (ich glaube es gibt auch eine AppNote zu dem 
Thema), aber 14bit aus 10bit ist Faktor 16. Das funktioniert nicht. Nimm 
einen externen Wandler, der hat dann auch differentielle Eingänge, dann 
wird auch die Schaltung einfacher.

Autor: Lothar Lehmann (lole)
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Such mal nach Oversampling, da gibt es ein ApplikationNote von Atmel. 
Geht bis 16 Bit, wobei die Wandlungsrate drastisch abnimmt.
Grüsse
Lothar

Autor: dani (Gast)
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Danke für den Hinweis.
Die Wandlungsrate ist relativ unkritisch.

Dani

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ dani (Gast)

>Für eine Genauigkeit von 10mA bräuchte ich einen AD-Wandler mit mind.
>14Bit. Gibt es eine Möglichkeit das irgendwie mit dem Mega8 zu
>realisieren oder kommt nur die Verwendung eines externen AD-Wandlers in
>Frage?

Theoretisch kann man die fehlenden 4 Bit = Faktor 16 dadurch 
ausgleichen, indem man 16^2=256 Messwerte zusammenfasst und durch 16 
teilt. Ob das aber wirklich in der Praxis klappt ist eher fraglich, weil 
da viel Dinge reinspielen. Ein exteren Wandler mit echten 14 Bit, 
differentiellem Eingang UND eine gute analoge Eingangsschaltung sollten 
das Problem aber lösen.

MFG
Falk

Autor: Jens (Gast)
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Warum nicht in 2 bereichen messen?
der atmega8 hat mehrere kanäle

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Jens (Gast)

>Warum nicht in 2 bereichen messen?

Geht nicht wenn er die Auflösung haben will.

MFG
Falk

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>ich möchte Ströme bis max. 100A mit einer Genauigkeit von 10 mA messen.
>Der ADC des Mega8 hat eine Auflösung von 10Bit = 1024 Stufen.
>D.h. ich komme auf eine Genauigkeit von ca. 100A/1024 = 98mA.

Auflösung!=Genauigkeit

Warum wird das so oft durcheinander gebracht?

Etwas mit 0,01 % Genauigkeit zu messen ist in der Regel anspruchsvoll 
und selten nötig.

Wenn doch, sollte man wissen was man tut.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Stefan Salewski (Gast)

>Auflösung!=Genauigkeit

Wohl wahr.

>Warum wird das so oft durcheinander gebracht?

Keine Ahnung.

Auflösung und Genauigkeit

MfG
Falk

Autor: Lothar Lehmann (lole)
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Falk Brunner wrote:
> @ Stefan Salewski (Gast)
>
>>Auflösung!=Genauigkeit
>

Ich würde es vielleicht so definieren:
Wenn ein AD-Wandler entsprechend kalibriert ist, ist die Genauigkeit 
proportional zur Auflösung.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Lothar Lehmann (lole)

>Wenn ein AD-Wandler entsprechend kalibriert ist, ist die Genauigkeit
>proportional zur Auflösung.

Auch das stimmt nicht.

MFG
Falk

Autor: Lothar Lehmann (lole)
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Falk Brunner wrote:

> Auch das stimmt nicht.
>
Wie wäre dann Deine Definition?

Grüsse
Lothar

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Lothar Lehmann (lole)

>Wie wäre dann Deine Definition?

Es sind zwei getrennte Parameter, die nur lose gekoppelt sind. Siehe 
Artikel. Der ist von mir.

MFG
Falk

Autor: dani (Gast)
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0,01% Genauigkeit hören sich viel an.

Ich möchte den Lade und Entladestrom einer Batterie messen die über eine 
Solarzelle geladen wird. Die Ströme sollen einfach addiert werden.
Wenn die Batterie zu Beginn voll geladen ist sollte man damit in etwa 
den tatsächlichen Ladezustand errechnen können. 100A sind ggf. der 
Anlaufstrom eines Kompressorkühlschranks. Hauptsächlich wird die 
Stromaufnahme der Verbraucher zwischen 5A und 10A liegen. D.h. 10mA 
wären dann eine Genauigkeit von ca. 0,2%. 10mA habe ich nur gewählt da 
ich denke das sich diese im Bereich der Selbstentladung bewegen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ dani (Gast)

>Anlaufstrom eines Kompressorkühlschranks. Hauptsächlich wird die
>Stromaufnahme der Verbraucher zwischen 5A und 10A liegen. D.h. 10mA
>wären dann eine Genauigkeit von ca. 0,2%. 10mA habe ich nur gewählt da
>ich denke das sich diese im Bereich der Selbstentladung bewegen.

Also ist DOCH eine Messung mit zwei Bereichen möglich, wie hier jemand 
vorgeschlagen hat. Du braucht keine Auflösung von 10mA bei 100A.

1. Messbreich 0..100A, Auslösung 100mA = 10 Bit
2. Messbereich 0..10A, Auflösung 10mA = 10 Bit

Kann man mit zwei OPVs an zwei ADC-Kanälen sehr einfach umsetzen.

MfG
Falk

Autor: Lothar Lehmann (lole)
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Falk Brunner wrote
> Es sind zwei getrennte Parameter, die nur lose gekoppelt sind. Siehe
> Artikel. Der ist von mir.
>
Ich kenne den Artikel. Da schreibst Du, bei 8Bit sind nur 20mV 
unterscheidbar. Also folgt die Wandlung der Eingangsspannung recht 
ungenau. Wenn ich jetzt mit 16Bit auflöse wird die Messung wesentlich 
genauer. Ein kalibrierter Endwert vorausgesetzt. So lose sehe ich die 
Kopplung nicht.

Grüsse
Lothar

Autor: dani (Gast)
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Gute Idee.

Kurz zum Verständnis:

Der ADC vom Messbereich 0-10A würde dann bei z.B. 50A den selben Wert 
"messen" wie bei 90A !?
Ist der Wert größer 10A werte das Ergebnis des einen ADC aus, ansonsten 
nehme ich das andere Ergebnis ...

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Wenn ich jetzt mit 16Bit auflöse wird die Messung wesentlich genauer

Man erhöht dadurch die Auflösung, ob die (Wiederhol-)Genaugkeit der 
Messung gegeben ist, entscheidet die Qualität der Kalibrierung.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Wenn ich jetzt mit 16Bit auflöse wird die Messung wesentlich
>genauer.

Naja, hohe Auflösung ist im Prinzip Voraussetzung für hohe Genauigkeit.
Wer nicht selber darüber nachdenken will kann ja mal bei Wikipedia 
nachsehen, Stichwort "Messfehler" usw.

Autor: Lothar Lehmann (lole)
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Stefan Salewski wrote:

> Naja, hohe Auflösung ist im Prinzip Voraussetzung für hohe Genauigkeit.
> Wer nicht selber darüber nachdenken will kann ja mal bei Wikipedia
> nachsehen, Stichwort "Messfehler" usw.

Messfehler sind schon wieder eine neue Baustelle. Wer misst, sollte 
wissen was er misst. Rauschen, Brummen, Erdschleifen.... Messfehler gibt 
es immer, systematische oder zufällige. Es geht darum diese zu 
minimieren.

Grüsse
Lothar

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Lothar Lehmann (lole)

>Ich kenne den Artikel. Da schreibst Du, bei 8Bit sind nur 20mV
>unterscheidbar. Also folgt die Wandlung der Eingangsspannung recht
>ungenau. Wenn ich jetzt mit 16Bit auflöse wird die Messung wesentlich
>genauer. Ein kalibrierter Endwert vorausgesetzt. So lose sehe ich die
>Kopplung nicht.

Deine Formulierung ist schon ungeeignet, das Problem EXAKT zu zerlegen.
Die Vermischung von Auflösung und Genauigkeit ist schlecht, wenn gleich 
menschlich verständlich. Siehe das Beipiel im Artikel mit den beiden 
Uhren.
Und ja, Messfehler spieln hier auch rein. Und das Kalibrieren des 
Endwertes allein macht nicht selig. Stichwort differentielle und 
integrale Nichtlinearität.

MFG
Falk

Autor: Gast (Gast)
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> Und ja, Messfehler spieln hier auch rein.

Witzigerweise funktioniert Oversampling sogar nur dann, wenn mindestens 
1LSB Rauschen auf dem Signal ist.

Autor: Michael Reschke (mick)
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Spielt die Wandlungszeit nur eine untergeordnete Rolle, so kommt auch 
ein externer Delta-Sigma Wandler (z.B. LTC 2400) in Betracht.
Siehe Datenblatt.

Gruß Mick

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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@Dani:

Ich habe folgendes verstanden: Der Ladezustand eines (Blei-?)Akkus soll 
grob angezeigt werden. Hiermit ist halbwegs klar, WAS zu tun ist.

Es dreht sich also nur noch um die Fragen, WIE das möglichst einfach 
zu tun ist.

Lade- und Entladestrom des Akkus aufzuintegrieren (vor allen Dingen mit 
einer derartigen Auflösung), das halte ich für eine - grob schwäbisch 
gesagt - grottenschlechte Idee. Selbstentladung des Akkus und 
Wirkungsgrad des Ladestroms liefern doch erhebliche Meßfehler. Ich 
denke, daß die momentane Akkuspannung und die Höhe des Lade- / 
Entladestroms ausreichend aussagekräftige Indikatoren für die gegebene 
Anwendung liefern.

Jetzt noch eine Leseempfehlung: de.wikipedia.org und nach 
Bleiakkumulator suchen. Die weiterführenden Links liefern durchaus 
wichtige Informationen.

Grüße
Bernhard

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