Guten Abend, ich suche gerade nach einer Möglichkeit den ADC softwareseitig zu optimieren. Ein Potentiometer wird ratiometrisch ausgelesen und oversampled (256 mal) und schließlich dezimal ausgegeben. Dabei habe ich das Problem, dass, sobald sich der Messwert einem anderen annähert ziemlich schwankt. Wenn ich mich also aktuell auf 33 befinde und Richtung 34 drehe, fluktuiert der Wert mehrmals pro Sekunde zwischen 33 und 34. Diese Unruhe ist irgendwie störend und ich würde das gerne entfernen. An der Schaltung lässt sich nicht viel ändern, aber trotzdem eine kurze Beschreibung: AVCC liegt über einem Kondensator an GND und über eine Spule an VCC. VCC kommt über einem Step-Down. Schwankungen dort sollten aber relativ unwichtig sein, oder? (ratiometrische Messung). Einen Schaltplan und SourceCode kann ich nachliefern, wobei ich aktuell keine Notwendigkeit drin sehen. Ich habe keine Ansatz wie ich das lösen könnte und freue mich über eure Tipps. Beste Grüße.
Fragr schrieb: > Einen > Schaltplan und SourceCode kann ich nachliefern, wobei ich aktuell keine > Notwendigkeit drin sehen. Ich schon. Und wenn es nur darum geht, dem Schaltplan zu entnehmen, um welchen Controller und ADC es sich handelt.
Softwarehysterese: Wenn aktueller gemessener Wert um x Einheiten vom vorherigen akzeptierten Wert abweicht, dann akzeptiere gemessenen Wert und mache ihn zum gültigen Wert.
> Wenn aktueller gemessener Wert um x Einheiten vom vorherigen > akzeptierten Wert abweicht, dann akzeptiere gemessenen Wert und mache > ihn zum gültigen Wert. Check. Ich danke dir!
@Fragr (Gast) >An der Schaltung lässt sich nicht viel ändern, aber trotzdem eine kurze >Beschreibung: AVCC liegt über einem Kondensator an GND und über eine >Spule an VCC. VCC kommt über einem Step-Down. Schwankungen dort sollten >aber relativ unwichtig sein, oder? Oder. Schaltregler sind nur allzuoft böse Störquellen. Ersetz den mal probehalber durch ein Labornetzteil oder einen Linearregler. >(ratiometrische Messung). Ist egal, hier geht es um HF-Störungen. >Ich habe keine Ansatz wie ich das lösen könnte und freue mich über eure >Tipps. Man könnte eine Hysterese einbauen, die erst bei einer Änderung >=2 einen neuen Wert anzeigt. Aber vorher sollte man alle anderen Mittel ausschöpfen.
> Oder. Schaltregler sind nur allzuoft böse Störquellen. Ersetz den mal > probehalber durch ein Labornetzteil oder einen Linearregler. Oh ja, daran kann es natürlich liegen, da ich folgendes nicht wusste: >> (ratiometrische Messung). > Ist egal, hier geht es um HF-Störungen. Vermutlich sind die Störungen schneller als der ADC seine Referenz übernimmt oder woran liegt das? > Aber vorher sollte man alle anderen Mittel ausschöpfen. Alles klar. Was kann ich neben Linearregler noch tuen? Wäre ein Kondensator (~10nF) zwischen Mittelabgriff und ADC sinnvoll? Beste Grüße.
Falk B. schrieb: > Man könnte eine Hysterese einbauen, die erst bei einer Änderung >=2 > einen neuen Wert anzeigt. Aber vorher sollte man alle anderen Mittel > ausschöpfen. Die Hysterese ist die einzige Möglichkeit das Problem zu beseitigen. Egal wie minimal das Rauschen ist, selbst bei gut gemittelten Messwerten kommt es schon durch minimalstes Rauschen zum hin- und herspringen: 33.99999999 -> 33 34.00000000 -> 34 Da du ja 256 Werte interpolierst, kann die Hysterese unter 0.5 liegen, so dass keine Schritte verloren gehen.
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> stell mal den ADC Takt langsamer ein obs dann stabiler wird?
Hey. Der Takt liegt bei etwa 125kHz, was auch (meines Wissens nach)
absolut im Rahmen ist. Immerhin darf die Messung weder zu schnell noch
zu langsam erfolgen (zwischen 50kHz und 200kHz sollte es sein glaube ich
- ausm Kopf).
Übrigens habe ich den Schaltplan vergessen, was ich jetzt nachhole. An
den Pins, wo nur ein Stück Wire anliegt, sind die Anzeigen
angeschlossen. Ich habe den Schaltplan leider nicht vorliegen und habe
das eben schnell nachgezeichnet. Verzeiht mir daher, dass es nicht alles
ist.
@ Fragr (Gast) >Alles klar. Was kann ich neben Linearregler noch tuen? Wäre ein >Kondensator (~10nF) zwischen Mittelabgriff und ADC sinnvoll? Ja.
Fragr schrieb: > Ein Potentiometer wird ratiometrisch ausgelesen und oversampled (256 > mal) und schließlich dezimal ausgegeben. Fragr schrieb: > Übrigens habe ich den Schaltplan vergessen, was ich jetzt nachhole. Das Poti darf natürlich nicht an den verdreckten 5V hängen, sondern muss mit der Referenz laufen. Was ist da dran sonst ratiometrisch?
@ Joe F. (easylife) >> Man könnte eine Hysterese einbauen, die erst bei einer Änderung >=2 >> einen neuen Wert anzeigt. Aber vorher sollte man alle anderen Mittel >> ausschöpfen. >Die Hysterese ist die einzige Möglichkeit das Problem zu beseitigen. Jain. >Egal wie minimal das Rauschen ist, selbst bei gut gemittelten Messwerten >kommt es schon durch minimalstes Rauschen zum hin- und herspringen: Aber nur, wenn die Eingangsspannung ziemlich genau zuwischen 2 AD-Quantisierungsbereichen liegt. Normale Digitalanzeigen auf Multimetern flackern auch nicht immer wild rum. >Da du ja 256 Werte interpolierst, Er interpoliert gar nichts, er bildet einen Mittelwert. Das ist was anderes.
Falk B. schrieb: >>Egal wie minimal das Rauschen ist, selbst bei gut gemittelten Messwerten >>kommt es schon durch minimalstes Rauschen zum hin- und herspringen: > > Aber nur, wenn die Eingangsspannung ziemlich genau zuwischen 2 > AD-Quantisierungsbereichen liegt. was eben passieren kann. > Normale Digitalanzeigen auf > Multimetern flackern auch nicht immer wild rum. da dort sinnvollerweise auch unterhalb der Anzeigegrenze eine Hysterese implementiert ist. > >>Da du ja 256 Werte interpolierst, > > Er interpoliert gar nichts, er bildet einen Mittelwert. Das ist was > anderes. Das stimmt. Suldijung. Ändert aber am Problem nichts.
Alles klar. Danke dann soweit. Ich versuche es also mit dem Linearregler, dem Kondensator und vielleicht dann auch mit der Hysterese :) Bislang sieht das nur so aus:
1 | void getdigit(uint32_t value) |
2 | {
|
3 | uint32_t grad = (value *3291) / 10000; |
4 | d[0] = (grad /100); |
5 | d[1] = grad % 100) / 100; |
6 | d[2] = grad %10 |
7 | }
|
Ich bekomme einen 10 bit Wert. Soll ich das letzte Bit einfach verwerfen für die "Hystereseprüfung"? Wenn der Wert mehr abweicht, dann nehme ich den neuen? > Das Poti darf natürlich nicht an den verdreckten 5V hängen, sondern > muss mit der Referenz laufen. Was ist da dran sonst ratiometrisch? Wenn ich das richtig verstanden hat, so bezeichnet die ratiometrische Messung eine "Verhältnis"messung. Deswegen dachte ich, es kann direkt an 5V, da ich ja nicht den Strom bzw. anliegende Spannung messe, sondern der Verhältnis. Ich hoffe, ich kann das noch mit dem Linearregler richten.
Joe F. schrieb: > Ändert aber am Problem nichts. Am Problem wird man sowieso nichts ändern können. Das gibt es bei jeder verrauschten Messung. Und wenn keine Hysterese bei der Anzeige implementiert ist, sieht man das Rauschen eben auch in der Anzeige.
@ Fragr (Gast) Besser so.
1 | void getdigit(uint32_t adc_val) |
2 | {
|
3 | uint32_t grad = (adc_val * 3291) / 10000; |
4 | |
5 | d[2] = grad % 10; grad /= 10; |
6 | d[1] = grad % 10; grad /= 10; |
7 | d[0] = grad %10; |
8 | }
|
>Ich bekomme einen 10 bit Wert. Soll ich das letzte Bit einfach verwerfen >für die "Hystereseprüfung"? Nein. > Wenn der Wert mehr abweicht, dann nehme ich den neuen? Das Problem bei der Hysterese ist, dass du einen blinden Bereich hast. Wenn sich nämlich dein Meßwert langsam ändert, bekommst du das nur versüätet bis gar nicht mit, eben weil nur große Änderungen angezeugt werden. So eine Hysteres ist meistens ein Würg-Around. >>> Das Poti darf natürlich nicht an den verdreckten 5V hängen, sondern >>> muss mit der Referenz laufen. Was ist da dran sonst ratiometrisch? >Ich hoffe, ich kann das noch mit dem Linearregler richten. Gehe schrittweise vor, mach eine Änderung nach der anderen und prüfe das Ergebnis.
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messen 10 Bit Wert zum Vergleich bei nächster Messung sichern. 9 Bit anzeigen, also letztes (LSB) verwerfen (right shift) Label: messsen Mit gesichertem 10 Bit Wert vergleichen. Abweichung größer zB eins? Ja, dann gerade gemessenen 10 Bit Wert sichern. Letztes Bit verwerfen (right shift) und 9 Bit Wert anzeigen. weiter bei Label (Unterschied größer zB 3? -> 2 mal shift right) AVCC ist Versorgung von ADC (irgendwo in Datenblatt zu finden). Poti statt an Vcc besser an AVCC
@ tescht (Gast) >10 Bit Wert zum Vergleich bei nächster Messung sichern. > 9 Bit anzeigen, also letztes (LSB) verwerfen (right shift) Nürtz dir wenig bis nichts, wenn die Spannung auf der Kippe steht. Nur dass die Bereiche dazwischen größer sind.
Joe F. schrieb: > Die Hysterese ist die einzige Möglichkeit das Problem zu beseitigen. Das habe ich noch nie gehört. Rundung sollte man als erstes machen. Dann sind die Probleme mit: > 33.99999999 -> 33 > 34.00000000 -> 34 weg. Und außerdem: Rauschen ist bei Überabtastung sogar unbedingt erforderlich! Wers nicht glaubt, bitte mal hier in Kap.3.2 nachlesen: http://www.atmel.com/Images/doc8003.pdf Ich habe ähnliche schwankende Messungen, wenn ich auf meinem Programmierboard messe, das über USB-5V versorgt wird. Also unbedingt Vcc gut filtern und sauberen Sternpunkt für Masse. Dann darf so etwas nicht passieren.
> Das habe ich noch nie gehört. Rundung sollte man als erstes machen. > Dann sind die Probleme mit: >> 33.99999999 -> 33 >> 34.00000000 -> 34 > weg. Naja, dann hat man das Problem bei 33.4999999 statt bei 33.9999999. Ich werde erst einmal versuchen einen Linearregler und die 10nF zwischen ADC-Kanal und Messpunkt zu packen. Vielleicht ist dadurch bereits mein Problem gelöst.
@ Hermann (Gast) >Das habe ich noch nie gehört. Rundung sollte man als erstes machen. Dann >sind die Probleme mit: >> 33.99999999 -> 33 >> 34.00000000 -> 34 >weg. Nö, sie verschieben sich nur um 0,5 ;-) Das Wackeln eines ADC auf Kante ist prinzipbedingt! Das geht nicht anders, nur mit Tricks. >Und außerdem: Rauschen ist bei Überabtastung sogar unbedingt >erforderlich! Stimmt. Aber ein Mangel an Rauschen bzw. überlagerten Störungen ist hier selten der Fall ;-)
Fragr schrieb: > und die 10nF zwischen > ADC-Kanal und Messpunkt zu packen wie meinst du das? Ich würde zwischen ADC-Eingang und GND empfehlen
welchen Widerstandswert hat eigentlich dein Poti? Wenn dieser zu hoch ist wirkt sich die Kapazität der S&H Stufe auf das Signal aus, der Kerko soll dann das ganze stützen. Durch den niedrigeren Takt, gibt man dem Umladevorgang etwas mehr Zeit.
Solange die Hysterese größer ist, als die Rauschamplitude, wird alles gut.
> welchen Widerstandswert hat eigentlich dein Poti? 10k Ohm. Je nach Wetter werden andere Werte als 'optimal' bezeichnet. Bei 10k Ohm habe ich aber weniger bedenken. Im Datenblatt steht, meine ich, der Wert sollte 100k nicht übersteigen. > Ich würde zwischen ADC-Eingang und GND empfehlen ähm, ja genau :)
Besser so: uint32_t grad = (value *2696) / 8192; das /8192 wird mit 13 mal nach rechts schieben erledigt. Noch besser: wenn Du eh 32 bit nimmst, geht es so noch schneller: uint32_t grad = value * 21568L; //337*64 uint16_t disp = grad / 65536L; //der schlaue Compiler macht das mit einem movw bzw. er rechnet nur mit dem High-Word weiter //für die folgende Rechnung reichen 16 Bits d[2] = disp % 10; uint8_t dis2 = disp / 10; //für die folgende Rechnung reichen 8 Bits d[1] = dis2 % 10; dis2 /= 10; d[0] = dis2 % 10; hier mal ein ganz anderer Ansatz mit 2 Tabellen von 2008: Beitrag "ADC-Wert z.B. in Spannung umrechnen und dezimal ausgeben mittels Tabellen, auch Linearisieren"
Falk B. schrieb: > @ tescht (Gast) > >>10 Bit Wert zum Vergleich bei nächster Messung sichern. >> 9 Bit anzeigen, also letztes (LSB) verwerfen (right shift) > > Nürtz dir wenig bis nichts, wenn die Spannung auf der Kippe steht. Nur > dass die Bereiche dazwischen größer sind. Bitte auch mit folgenden Zeilen gemeinsam betrachten wie in originaler message: tescht schrieb:
1 | > messen |
2 | > 10 Bit Wert zum Vergleich bei naechster Messung sichern. |
3 | > 9 Bit anzeigen, also letztes (LSB) verwerfen (right shift) |
4 | >
|
5 | > Label: |
6 | > messsen |
7 | > Mit gesichertem 10 Bit Wert vergleichen. Abweichung groesser zB eins? |
8 | > Ja, dann gerade gemessenen 10 Bit Wert sichern. Letztes Bit verwerfen |
9 | > (right shift) und 9 Bit Wert anzeigen. |
10 | > weiter bei Label |
Es gab hier im Forum gute Diskussion um Hysterese in SW. Kann gerade nicht wiederfinden. Fragr schrieb: > Wenn ich das richtig verstanden hat, so bezeichnet die ratiometrische > Messung eine "Verhältnis"messung. Deswegen dachte ich, es kann direkt an > 5V, da ich ja nicht den Strom bzw. anliegende Spannung messe, sondern > der Verhältnis. tescht schrieb: > AVCC ist Versorgung von ADC (irgendwo in Datenblatt zu finden). Poti > statt an Vcc besser an AVCC Also oberen Anschluß von Poti nicht an +5V sondern an den mit Induktivität und Kondensator entstörten AVCC Anschluß von µC versuchen.
Ich hätte jetzt nach jeder Messung so etwas gemacht:
1 | // ggf. mit diesem Wert rumspielen
|
2 | #define HYSTERESE 1
|
3 | |
4 | if (inputValue > internalValue + HYSTERESE) |
5 | internalValue = inputValue - HYSTERESE; |
6 | if (inputValue < internalValue) |
7 | internalValue = inputValue; |
Und das vor (!) der Dezimierung von der vollen ADC-Bitbreite auf den Anzeigebereich.
Ich weisz nicht was genau die Applikation ist und wie die Meszwert gezeigt wird, aber auf jeden fall kannst du die Anzeige und weiter benutzing dieser Wert auseinander ziehen. Wenn die wert zB 100x pro sekunde neu gemessen und benutzt wird, reicht es oft nur 1 oder 2x pro sekunde Anzuzeigen. Dann hat man ein weniger nervoeses signal auf dem Anzeiger.
Fragr schrieb: > Immerhin darf die Messung weder zu schnell noch > zu langsam erfolgen (zwischen 50kHz und 200kHz sollte es sein glaube ich > - ausm Kopf). Das gilt nur für full resolution. Du kannst den ADC auch mit 1 MHz takten, dann ists nur nicht mehr auf 10 bit genau sondern eher so um die 8-9 bit. (Wandlerrauschen nimmt zu)
oder du mittelst es für die Anzeige noch länger als für das restliche Prog nach 256 mal wird eben der Wert in Register 16 geschrieben und Register 17 erst nach 1024 mal. Um welche Spannungsbereiche handelt es sich eigentlich, vielleicht kannst du durch Anpassung der Referenzsspannung an das Messsignal eine genauere Messung erhalten? Sind überhaupt 8,9 oder 10 Bits Auflösung nötig nicht das dann vielleicht eine Motor PWM auch mit 16 oder 32 Stellungen auskommt?
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