Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik AVR: Problem mit Spannungsmessung am Mikrofon


von Ni28 (Gast)


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Hallo,

bin neu hier und hätte eine Frage. Ich habe vor mit einem Atmega16 die 
Spannungsänderung eines Mikros zu messen. Derzeit sieht der Aufbau so 
aus: Das Mikrofon hängt an einem Vorverstärker und von diesem gehts über 
eine Diode an den ADC des Atmels. Allerdings misst der Atmel keine 
Änderung, wenn der Vorverstärker läuft. Er bleibt beim Anfangswert von 
234 stehn. Schließt man aber eine Batterie o.Ä. an den ADC, so spuckt 
der Amtel das richtige Ergebnis aus. Ich habe die Spannung am 
Vorverstärker auch einfach mal mit einem Multimeter gemessen, und dieses 
zeigt klare Spannungsdifferenzen, wenn man ins Mikro spricht.
Ich bin etwas ratlos, da Vorverstärker und Amtel einwandfrei zu 
funktionieren scheine - nur iregdnwie nicht zusammen;)

Über eure Hilfe würde ich mich sehr freuen!

Grüße
Ni28

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Der ADC nimmt nur eine kurz Probe (Sample) des anstehenden 
Analogsignals. Wenn das also ungeglättet von der Diode in den ADC geht, 
kannst du Pech haben und immer an der falschen Stelle messen.
Du brauchst zumindest einen kleinen Speicher-C nach der Diode, oder 
besser gleich einen Aktivgleichrichter mit dem OpAmp.
Im Datenblatt des LM3914 sind da einige drin.

von Helmut L. (helmi1)


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Ni28 schrieb:
> Über eure Hilfe würde ich mich sehr freuen!

Dann mach mal einen Schaltplan, wie sollen wir sonst wissen was du wie 
verschaltetr hast.

von René B. (reneb)


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Ich kann die Verschaltung jetzt noch nicht ganz verstehen, weil eine 
Diode ja das Signal gleichrichten würde und nur der Spitzenwert oder 
Minimalwert dahinter in der Eingangskapazität oder dem S&H des ADCs 
gespeichert werden würde.

Probier mal einen hochohmigen Spannungsteiler von zwei 1M Widerständen 
zwischen GND und VCC, hänge den Mittenabgriff dieses Spannungsteilers 
zum einen an den ADC-Eingang und mit dem anderen Ende an einen 1nF 
Kerko. Das andere Ende dieses Kerkos hängst du direkt hinter den Ausgang 
deines Verstärkerausgangs und lass die Diode weg. So siehst du das 
AC-Signals des Mikros um einen Mittelwert von VCC/2 an deinem 
ADC-Eingang.

Ist aber nicht sehr elegant, nimm lieber einen Vorverstärker der am 
Ausgang das Mittelwertbehaftete Signal mit Tiefpass fertig liefert und 
schließe diesen dann direkt am ADC-Eingang an. Du kannst dich dabei an 
diesem hier orientieren: http://www.elexs.de/kap7_5.htm

von Bernd (Gast)


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Ist grad Halbzeit:

ADC = 234 ... Welche Referenzspannung?

Diode ... Mikrofonspannung kleiner Schwellspannung?

Zeig doch, was du gebastelt hast!

von Ni28 (Gast)


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Hi,

im Anhang der derzeitige Schaltplan. Als Vorverstärker nutze ich einen 
Bausatz von elv (Art. Nr. 68-01 46 09). Ich weiß nicht, ob ich dessen 
Schaltplan hier so einfach posten darf.
Das Display bekommt seine daten von PD0 bis PD3. Das funktioniert aber 
alles.

Grüße
Ni28

von Karl H. (kbuchegg)


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Fehler im Schaltplan? Oder hast du die Diode wirklich falsch rum drinn?

Welchen Spannungspegel kriegst du denn von deinem Vorverstärker? Hast du 
bedacht, dass dir die Diode da nochmal ca 0.7V (normale DIode) 
wegfressen wird?

von spontan (Gast)


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@Ni28
Welcher Hirni hat denn Dir das mit der Diode erzählt?

Was willst Du eigentlich messen? Oder willst Du die Audiospannung 
samplen?
Gleichrichten kann sinnvoll sein, aber nicht so.

von Ni28 (Gast)


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Hi,

die Diode ist tatsächlich andersrum, kleiner Fehler im Plan. Also als 
ich mit Diode und Multimeter gemessen habe, hatte ich Pegel ungefähr 
zwischen 0,4V (Hintergrundrauschen wahrscheinlich) und 0,7V.
Der Atmel soll später einfach den Spitzenwert eines Lautstärkeverlaufs 
anzeigen. Vom Prinzip her eigentlich nichts anderes als so ein Gerät, 
mit dem man die Lautstärke eines Applauses misst.

Grüße

von MaWin (Gast)


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> im Anhang der derzeitige Schaltplan.

Warum die Diode ?

Weil dein AVR nciht schnell genug misst, um eine ganze Kurvenform des 
Audfiosignals aufzunehmen (44100Samples/Sekunde), müchtest du es glätten 
und nur dessen Spitzenwert messen.

Die Diode kostet aber 0.7V vom Spitzenwert, schlecht wenn die Spannung 
meist so niedrig liegt (Line Pegel Signal hat 0.7V Spitze bei 0dB). 
Daher verwendet man AKTIVE Gleichrichter, mit einem OpAmp, die kosten 
keine Spannung.

Beitrag "Hilfe für VU Meter mit Bascom, Atmega8535 & LCD"

Damit hinter einer Spitze das Signal nach der Diode nicht gleich wieder 
abfällt, muß ein Kondenstaor den Spannungswert die Zeit bis zur nächsten 
Spitze aufheben, und ein Widerstand parallel dazu den Spitzenwert 
langsam wieder abbauen.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.30.2

von Ni28 (Gast)


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@MaWin Hinter die Diode müsste also ein Tiefpass, seh ich das richtig? 
Von welchen Größenordnungen sprechen wir hier? 10µF bei 1kOhm hätte ich 
gesagt.

von René B. (reneb)


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Hallo Ni28,

für ein Applausometer hab ich mal was zusammengefummelt. Das 
vorverstärkte Signal wird gleichgerichtet, nochmal verstärkt um am ADC 
eine bessere Auflösung zu erzielen, und der Spitzenwert wird dann 
abzüglich 0,2..0,3V im Elko vor dem ADC abgelegt. R1 stellt hierbei die 
Verstärkung zw. 0 und 11 ein.

Du musst in deinem Programm aber trotzdem kontinuierlich den AD-Wandler 
abfragen und dir den Spitzenwert merken:
z.B. beim Herunterdrücken einer Taste den aktuellen Peak ablegen und 
während des drückens nur mit höheren Werten überschreiben. Nach dem 
loslassen diesen Anzeigen.

Wenn du schon ausreichend genug verstärken kannst, dann versuch es erst 
einmal mit dem Schaltungsteil rechts der blauen gestrichelten Linie. Das 
ist der Tiefpass für die Spitzenwerte. Der Elko wird bei jeder noch 
höheren Amplitude schnell geladen und nur sehr langsam über den 
parallelen Widerstand entladen. Daher hast du genug Zeit mit dem ADC 
vorbeizuschauen und die Werte einzulesen.

Verwende für den ADC am besten die interne Referenz von 2,56V da hinter 
dem Single-Rail-OP maximal 5-0,7-0,3=4V rauskommen und dann hinter der 
Schottky vor dem SpeicherElko nochmal 0,3V wegfallen. Maximal erhälst du 
also bei der Peak-Messung 3,7V. Skaliere mit R1 geschickt, so dass du 
bei 2,56V rauskommst, dann hast du die maximale Auflösung am ADC.

von René B. (reneb)


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Nachtrag:
Als Vereinfachung kann man natürlich D3 brücken und R6 rausnehmen, wenn 
man dann R5 auf 470Ohm runternimmt...
(Ich nehme mal an so ziemlich jeder OpAmp kommt bei so langsamen 
Audio-Signalen auch bei Gain=10 schnell genug aus den Anschlägen wieder 
raus und liefert dabei noch die 10mA noch am Ausgang)

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