Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Dual Slope Verfahren (Zählerstand zur Binärzahl)


von Florian S. (sirius7)


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Hallo,im Skript steht, dass beim Dual-Slope Verfahren "der Zähler die 
Pulse,über die Entladezeit des Kondensators zusammenrechnet und daraus 
den Zählerstand generiert. So lässt sich auf auf die entsprechende 
binäre Zahl schließen" das verstehe ich nicht ganz, auf welche Weise 
wird vom Zählerstand die binäre Zahl berechnet? gibt es eine Formel? 
Gruß

von Helmut S. (helmuts)


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Der Zähler rechnet nicht. Der zählt einfach. Da er im einfachsten Fall 
aus hintereinander geschalteten Flipflops besteht, zählt er automatisch 
binär.

Der integrierte Dual-Slope Wandler IC 7106 hat dagegen dekadische 
Zählerstufen. Die zählen immer von 0 bis 9 und geben beim 10. Impuls am 
Eingang einen Puls an den nächst höheren Dekadenzähler.

von Florian S. (sirius7)


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Hallo Helmut, vielen Dank für Ihre Erklärung! im Skript gibt es dann 
eine Frage, Geben Sie die Gleichung zur Berechnung des Messwertes 
[Umess] der umgesetzten Spannung aus dem Zählerstand Z an. Ich dachte, 
wenn Zähler bei einzelnen Pulsen, frequenzabhängig hochzählt, dann:
weiter komme ich aber nicht ((

von Karl H. (kbuchegg)


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Alex S. schrieb:

> weiter komme ich aber nicht ((

Das Problem ist, dass sich ein Kondensator nicht linear entlädt, sondern 
anhand einer e-Kurve.

Dein Zähler zählt aber in gleichen Zeitabständen (also linear). 
Doppelter Zählerstand bedeutet, dass der Kondensator doppelt so lange 
gebraucht hat um sich zu entladen. Allerdings bedeutet das (wegen der 
e-Kurve) nicht, dass er dazu auch von der doppelten Ausgangsspannung 
ausgegangen ist.

Damit wird der Weg zum Dual Slope Verfahren frei, bei dem die Messung 
nicht nur aus einem kontrollierten Entladen sondern auch aus einer 
kontrollierten Ladung des Kondensators besteht. Dadurch kürzt sich dann 
rein rechnerisch genau diese e-funktion raus und der Zählwert steht 
direkt für den Spannungswert ohne das man erst mal über die e-Funktion 
umrechnen müsste.
http://de.wikipedia.org/wiki/Analog-Digital-Umsetzer#Dual-_und_Quadslope-Umsetzer_.28Mehrrampenverfahren.29

von Helmut S. (helmuts)


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Zunächst wird die Eingangsspannung für z. B. T=0,1s integriert.

Der Spannungsverlauf ist dabei

Uint(t) = Uein/(R*C) * t

zur Zeit T1 dann

Uint(T1) = Uein/(R*C) * T1

Nun wird mit der Referenzspannung "deintegriert" bis die Spannung 0V 
wird. Diese Zeitphase ist proportional zur Eingangsspannung.

Uint(t) = Uein/(R*C)*T1 - Uref/R*C)*t

Nach der Zeit T2 ist die Spannung 0V.

0V = Uein/(R*C)*T1 - Uref/R*C)*T2

T2 = (Uein/Uref)*T1

Wenn man bei T1 z. B. N1 Pulse zählt (z. B. 2000), dann wäre

N2 = Uein/Uref)*N1

N2 = (Uein/Uref)*2000


Es gibt da nirgends eine e-Funktion wie einer der Vorredner behauptet 
hat.

von Florian S. (sirius7)


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Helmut, vielen lieben Dank! hat mir sehr geholfen! :)

von Karl H. (kbuchegg)


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Helmut S. schrieb:

> Es gibt da nirgends eine e-Funktion wie einer der Vorredner behauptet
> hat.

Puh.
Da hab ich irgendwas durcheinander gewürfelt.
Mea culpa

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Das Problem ist, dass sich ein Kondensator nicht linear entlädt, sondern
> anhand einer e-Kurve.

Das ist nicht wirklich von Belang, weil beim Dual-Slope-Verfahren der 
Integrations(!)-Kondensator ja gerade nicht mit einem schnöden 
Vorwiderstand auf- bzw. umgeladen wird, sondern als Teil eines aktiven 
Integrators mit konstantem (bzw. der Spannung proportionalem) Strom 
(um)geladen wird. So lange die Meßspannung konstant ist, ist der 
Ladestrom konstant und die Spannungsrampe linear. Nix e-Funktion.


XL

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