Hallo, ich habe eine Frage und hoffe auf eure Hilfe. Ich möchte eine Spannung (0-12V) an Hand eines Mikrocontrollers messen. Dazu würde ich einen ADC-Channel benutzen, die Referenzspannung beträgt 5V. Der ADC hat eine Auflösung von 12b. Die 0-12V würde ich über einen Spannungsteiler messen wollen. Ist das so in Ordnung? Was müsste ich jetzt tun und in welcher Reihenfolge? Skalieren, berechnen ...? LG, Ani
Damit meine ich 12 bit, also 4096 Schritte. So habe ich es zumindest laut dem Datenblatt verstanden. :-)
Welcher Atmega ist es denn? Also ein Atmega8l hat zum Beispiel 10bit. Ansonsten kommt es immer auf die Genauigkeit an, wie man es genau realisiert.
Ani schrieb: > Damit meine ich 12 bit, also 4096 Schritte. > So habe ich es zumindest laut dem Datenblatt verstanden. :-) Welches Datenblatt zu welchem ATMega? Link?
Karl M. schrieb: > Hallo, > > was meinst Du damit ? > /Der ADC hat eine Auflösung von 12b./ Na wohl 12 Bit. Was denn sonst? Ob es einen ATMega gibt der einen 12 Bit ADC weiß ich aber auch nicht. > Ist das so in Ordnung? Ja > Was müsste ich jetzt tun und in welcher > Reihenfolge? Rechne den Spannungsteiler und deine gewünschte Spannungsauflösung des Ergebnisses (z.B. 1/10V) aus und passe die Rohdaten vom ADC entsprechend an. Ich lasse das immer Wolfram Alpha ausrechnen. Gib dort einfach die Formel für den ADC (steht im Datenblatt) ein. Den Spannungswert ersetzt du durch die Formel für den Spannungsteiler und dividierst diesen noch um deine Auflösung zu bekommen, also z.B. durch 10. Dort bekommt man dann einen Bruch, nach dem Schema (ADC * x) / y, das kannst du im Code dann direkt so rechnen lassen, und hast dann direkt die Spannung in z.B. 1/10V vorliegen und kannst direkt als Festkomma weiterverarbeiten. Lass die Finger von float usw.
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Wenn Du wirklich eine externe Referenzspannung mit 5V ist immer eine Berechnung der Fehlerkette sinnvoll. Bei vielen ADC kann man mit einem 2-Punktabgleich den/ einen Offset- und einen liearisierungs Fehler ausgleichen. Es ergibt sich dann eine Funktion f1 der Form: f1(x) = m *(x-x0) +y0 m = (y1-y0) / (x1-x0) ; konstant Je nach Vorgeschaltetem Spannungsteiler, incl. Puffer Opperationsverstärker ist dann die Berechnung der Eingangsspannung einfach. f2(x) = f1(x) * k
Karl M. schrieb: > Wenn Du wirklich eine externe Referenzspannung mit 5V ist immer eine > Berechnung der Fehlerkette sinnvoll. > > Bei vielen ADC kann man mit einem 2-Punktabgleich den/ einen Offset- und > einen liearisierungs Fehler ausgleichen. > > Es ergibt sich dann eine Funktion f1 der Form: > f1(x) = m *(x-x0) +y0 > m = (y1-y0) / (x1-x0) ; konstant > > Je nach Vorgeschaltetem Spannungsteiler, incl. Puffer > Opperationsverstärker ist dann die Berechnung der Eingangsspannung > einfach. > > f2(x) = f1(x) * k Wo geht's denn hier jetzt bitte um die Genauigkeit und Abgleich. Das braucht man doch erst mal alles gar nicht. Zur gewünschten Genauigkeit schreibt Ani doch nichts.
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What ?! Cyblord -. schrieb: >> was meinst Du damit ? >> /Der ADC hat eine Auflösung von 12b./ > > Na wohl 12 Bit. Was denn sonst? Ich definiere b := Birnen, denn Bier trinke ich nicht. Also die "Einheit" Bit sollte man schon korrekt angeben. Spaß beiseite, eine vollständige und korrekte Schreibweise lässt keinen Raum für Interpretationen.
Karl M. schrieb: > What ?! > > Cyblord -. schrieb: >>> was meinst Du damit ? >>> /Der ADC hat eine Auflösung von 12b./ >> >> Na wohl 12 Bit. Was denn sonst? > > Ich definiere b := Birnen, denn Bier trinke ich nicht. > > Also die "Einheit" Bit sollte man schon korrekt angeben. > > Spaß beiseite, eine vollständige und korrekte Schreibweise lässt keinen > Raum für Interpretationen. War aus dem Kontext aber einfach zu 100% klar.
Cyblord -. schrieb: > Wo geht's denn hier jetzt bitte um die Genauigkeit und Abgleich. Das > braucht man doch erst mal alles gar nicht. Zur gewünschten Genauigkeit > schreibt Ani doch nichts. Es ist halt der für mich sinnvollste Weg und ich mache es so. Nur die Rohdaten ohne Korrellation ausgeben nützt doch gar nichts!
Vielen Dank für eure Hilfe, ich werde versuchen mich in Zukunft deutlicher auszudrücken. :-) Ich werde die Tipps nun ausprobieren und mich dann wieder melden. LG, Ani
Karl M. schrieb: > Cyblord -. schrieb: >> Wo geht's denn hier jetzt bitte um die Genauigkeit und Abgleich. Das >> braucht man doch erst mal alles gar nicht. Zur gewünschten Genauigkeit >> schreibt Ani doch nichts. > > Es ist halt der für mich sinnvollste Weg und ich mache es so. > > Nur die Rohdaten ohne Korrellation ausgeben nützt doch gar nichts! Wer spricht von Rohdaten ausgeben? Rohdaten in einen Spannungswert umrechnen nützt was. Wie GENAU das ganze dann ist, hängt erst mal von den verwendeten Widerständen im Spannungsteiler und dann von der ADC Genauigkeit selbst ab. Dazu steht im Datenblatt auch einiges. Aber bevor man nicht mal den Spannungswert selbst hat, ist die Genauigkeit zweitrangig. Denn selbst ohne irgendeinen Abgleich, mit 1% Metallwiderständen und ne Standard 5V LDO kann man 0-12 V auf 1/10V genau messen. Mehr wollen die meisten gar nicht.
Ani schrieb: > Der ADC hat eine Auflösung von 12b. Bei einem Atmega eher nicht, da braucht man schon ATxmega. > Spannungsmessung ATmega > die Referenzspannung beträgt 5V. Die Versorgungsspannung. Die Versorgungsspanngun auch als Referenzspannung zu verwenden ist in Anwendungen bei denen man MESSEN will ud nicht blos SCHÄTZEN will aber eher unsinnig. Alle Atmega haben eine interne stabile Referenzspannung. Die ist allerdings ungenau, so daß man die Schaltung vor der ersten Anwendung mit diesem Chip kalibrieren muss. Ani schrieb: > Die 0-12V würde ich über einen Spannungsteiler messen wollen. Kann man machen. Der Netzwerkwiderstand am A/D-Eingang sollte nicht über 10k liegen (bei 10 bit A/D-Wandlern von ATmegas, bei ATxmega noch mal ins Datenblatt gucken). Der "obere" Widerstand des Spannungsteilers muss ausreichend gross sein damit auch bei Überspannung am Eingang nicht mehr als der zulässige Strom über die Eingangsschutzdidoen des A/D-Wandlers fliessen kann. 10k sind also auch als Mindestwert ok. > Was müsste ich jetzt tun Masse der 12V Schaltung mit Masse (0V) des 5V der Versorgung des AVR verbinden und gucken ob es nicht knallt.
> Rechne den Spannungsteiler und deine gewünschte Spannungsauflösung des > Ergebnisses (z.B. 1/10V) aus und passe die Rohdaten vom ADC entsprechend > an. @Cyblord: Ich habe als R1 33k und R2 3,3k. Die Uges kann zwischen 0 und 12 V liegen. Zwischen den beiden Widerständen gehe ich auf meinen ADC-Eingang. Müsste ich nun über die Spannungsteilerformel die beiden Teilspannungen ausrechnen, um dann damit die Gesamtspannung zu brechnen? Was meinst du genau mit Rohdaten des ADC anpassen? LG, Ani
Ani schrieb: >> Rechne den Spannungsteiler und deine gewünschte Spannungsauflösung des >> Ergebnisses (z.B. 1/10V) aus und passe die Rohdaten vom ADC entsprechend >> an. > > @Cyblord: > > Ich habe als R1 33k und R2 3,3k. Zu hoch. Nimm max. 10k für R1 und passe R2 an. > Die Uges kann zwischen 0 und 12 V liegen. > Zwischen den beiden Widerständen gehe ich auf meinen ADC-Eingang. > > Müsste ich nun über die Spannungsteilerformel die beiden Teilspannungen > ausrechnen, um dann damit die Gesamtspannung zu brechnen? Dich interessiert nur U2. Du musst die Formel nehmen die U2 berechnet. Also U2=(Uges/(R1+R2))*R2 > Was meinst du genau mit Rohdaten des ADC anpassen? Einfach das umrechnen deines direkten ADC Ergebnisses ist eine reale Spannung. > > LG, Ani
Karl M. schrieb: > Ich definiere b := Birnen, Die sind von der EG verboten. In Zukunft darf man nur noch Äpfel essen. :-)
Ani schrieb: > Der ADC hat eine Auflösung von 12b. Dann meinst du bestimmt einen ATXMega und keinen ATMega, die ATMegas haben alle nur 10 Bit AD-Wandler drin. Oder willst du an den ATMega einen 12 Bit AD-Wandler anschließen? Ani schrieb: > Ist das so in Ordnung? Was müsste ich jetzt tun und in welcher > Reihenfolge? > Skalieren, berechnen ...? Du skalierst dir deinen Spannungsteiler, z.B. eine Reihenschaltung von 10 kOhm und 2,2 kOhm. Die 2,2 kOhm gehen an Masse, an die 10 kOhm kommt dein Signal. Zwischen den 10 kOhm und den 2,2 kOhm gehst du an deinen AD-Wandler-Eingang. Wie das Signal gewandelt wird hängt vom AD-Wandler ab. Das Wandlerergebnis ergibt sich dann zu AnliegendeSpannung = 12 V / 4095 * ADValue. Es kommt dann drauf an was du genau brauchts. Man kann mit Floats rechnen, das braucht aber idR etwas Leistung oder du benutzt Festkomma-Arithmetik und rechnest z.B. alles in Millivolt und setzt das Komma dann erst bei der Ausgabe, das bleibt halt ganz dir überlassen.
Es ist ein ATXMega, stimmt! :-) Ich habe leider noch ein Verständnisproblem bei der Umrechnung. Ich möchte meine Werte in Millivolt halten. Nun rechne ich bei U2=(Uges/(R1+R2))*R2: R1=10k, R2=2,2k
1 | U2 = 12000 / 10000 * 2200; // 12000 = 12V, 10.000 = 10k, 2200 = 2,2k |
Bei dieser Rechnung bekomme ich nach der Division eine Kommazahl heraus. Wie kann ein int-Datentyp damit rechnen? Hier habe ich gelesen: http://www.c-howto.de/tutorial-variablen-datentypen-kommazahlen.html LG, Ani
Ani schrieb: > Bei dieser Rechnung bekomme ich nach der Division eine Kommazahl heraus. nein bekommst du nicht. Zumindest nicht der Compiler sondern nur du wenn du sie im Taschenrechner eingibst.
Ich hatte mich etwas verschrieben bei:
> U2 = 12000 / 10000 * 2200; // 12000 = 12V, 10.000 = 10k, 2200 = 2,2k
Es muss so heißen:
1 | U2 = 12000 / 12200 * 2200; // 12000 = 12V, 10.000 = 10k, 2200 = 2,2k |
Wenn ich mir die Variable U2 nach dieser Rechnung anzeigen lasse, erhalte ich 0. Ich denke mir das so, dass ich 12000 durch 12200 teile, damit 0,98 erhalte. Es wird aberundet auf 0. Mit dieser 0 multipliziere ich die 2200. Wie kann ich das verhindern? LG, Ani
Ani schrieb: > Bei dieser Rechnung bekomme ich nach der Division eine Kommazahl heraus. > Wie kann ein int-Datentyp damit rechnen? Im Taschenrechner ja, dein AVR bekommt da aber 2200 raus. Warum? Ganz einfach: Der Compiler rechnet zunächst 12000 / 10000. Ohne weitere Information kommt da bei einer Integer-Rechnung 1 raus. Und dann wird das Ganze mit 2200 multipliziert. Mal ganz nebenbei, was erhoffst du dir durch diese Rechnung, die stimmt ja vorne und hinten nicht (Tipp: Rges). Also, rechne wie folgt:
1 | ...
|
2 | MeasureVoltage = 12000 / 4095 * ADCValue; |
3 | ...
|
Da aber 12000 / 4095 = 2,93... gibt und man ne Integerrechnung macht gibt das nen ziemlich großen Fehler, also entweder in Float rechnen oder 12000 / 4095 durch 3 ersetzen oder in Mikrovolt rechnen. Kommt natürlich auch drauf an wie genau du es brauchst.
So in der Art sollte auch heben und ist durch die verwendung von Long zwar langsamer aber dennoch deutlich schneller als mit float/double.
1 | MeasureVoltage = 12000L * ADCValue / 4095; |
M. Köhler schrieb: >Es kommt dann drauf an was du genau brauchts. Man kann mit >Floats rechnen, das braucht aber idR etwas Leistung oder du benutzt >Festkomma-Arithmetik und rechnest z.B. alles in Millivolt und setzt das >Komma dann erst bei der Ausgabe, das bleibt halt ganz dir überlassen. Mit float habe ich es nun geschafft, die Spannung zu messen.
1 | Umeasure = 12.0 / 4095 * adc_value; |
Ich würde aber auch gerne probieren, wie das ganze mit Millivolt funktioniert. Kannst du mir das genauer zeigen, wie das dann funktioniert, außer den Datentyp auf int zu ändern. LG, Ani
Ani schrieb: > Bei dieser Rechnung bekomme ich nach der Division eine Kommazahl heraus. > Wie kann ein int-Datentyp damit rechnen? Na in dem du nicht auf 12 Volt, sondern 12000 Millivolt umrechnest...
Ok, es funktioniert. Leider ist das Messergebnis noch ziemlich ungenau, bei beiden Varianten. Bringt es etwas, die Messung mehrmals durchzuführen und einen Mittelwert zu bilden und dann erst das Ergebnis auszugeben? Kann ich an Hand meines Spannungteilers genauer werden? LG, Ani
Ani schrieb: > Bringt es etwas, die Messung mehrmals durchzuführen und einen Mittelwert > zu bilden und dann erst das Ergebnis auszugeben? Es kommt drauf an wie stabil deine Referenzspannung und wie stabil deine zu messende Spannung ist. Eine Mittelwertbildung kann hier viel helfen, da kommt dann aber zwangsläufig die Frage auf: Kannst du es dir leisten zu mitteln (das setzt die Abtastfrequenz runter)?
Ani schrieb: > Leider ist das Messergebnis noch ziemlich ungenau, Was hast du an: MaWin schrieb: > Die Versorgungsspannung auch als > Referenzspannung zu verwenden ist in Anwendungen bei denen man MESSEN > will und nicht bloss SCHÄTZEN will aber eher unsinnig. nicht verstanden ? Wie oft muss man es dir wiederholen bis du es begreifst ? (daß es dann noch dutzend weitere Gründe geben kann warum die Messung ungenauer als nötig wird, vom Aufbau auf Steckbrett, Versorgung durch lange Leitung aus Labornetzteil, nebenbei angeschlossenem TFT mit CCFL Hintergrundbeleuchtung, 2 langen Kabeln zur Spannungsquelle die gemessen werden soll und diese einstellbare Spannungsquelle als 50k Poti ausgeführt, von denen wir nichts wissen weil du es NATÜRLICH verschwiegen hast, kommt hinzu).
MaWin schrieb: > (daß es dann noch dutzend weitere Gründe geben kann warum die Messung > ungenauer als nötig wird, Grundsätzlich sollte man nicht so genau wie möglich, sondern so genau wie nötig messen. Welche Genauigkeit der TE wirklich benötigt, hat er allerdings bislang nicht gesagt.
Ich habe eine Abweichung von ca, 0,5V im unteren Bereich, im oberen Bereich über 1V. Es ist eine Platine mit kurzen Leiterbahnen.
Die Abweichung ist sogar noch größer, wenn ich in Millivolt rechne. Dann liege ich zwischen 0,6V und 2V Abweichung auf 12V.
Ani schrieb: > Die Abweichung ist sogar noch größer, wenn ich in Millivolt rechne. Dann ist wohl dein Programm falsch, denn die Messabweichung ist immer gleich gross, egal ob man in Volt oder Millivolt rechnet.
MaWin schrieb: > Ani schrieb: >> Die Abweichung ist sogar noch größer, wenn ich in Millivolt rechne. > > Dann ist wohl dein Programm falsch, denn die Messabweichung ist immer > gleich gross, egal ob man in Volt oder Millivolt rechnet. Das tippe ich auch. Es muss bzgl. des Zahlenwertes eagal sein ob Ani mit 12,0 rechnet oder mit 12000 (also ob man mit Gleitkommaarithmetik rechnet oder mit Festkommaarithmetik), es sollte in beiden Fällen annähernd das gleiche heraus kommen und sich nicht ein Unterschied in der beschriebenen Größenordnung auftreten, das klingt sehr nach Code-Fehler vom Programmierer.
Guten Mittag, genau dieses rumirren des TE Ani hatte ich erwartet. Und schon am Anfang auf einen Puffer-Operationsverstärker hingewiesen. Jeder ADC benötigt einen Eingangsstrom und bildet da durch mit dem vorgesehenen Eingangs-Spannungsteiler einen belasteten Spannungsteiler, der dann einen ganz anderes Teilungsverhältnis hat (i.A. fällt die Messspannung kleiner aus). Gab es schon mal einen Schaltplan, Programm und einige Bilder hier im Forum? Andere Fehlerquellen wurden ja schon genannt.
Hi >Ich habe eine Abweichung von ca, 0,5V im unteren Bereich, im oberen >Bereich über 1V. Es ist eine Platine mit kurzen Leiterbahnen. Die Berechnung Umeasure = 12.0 / 4095 * adc_value; ist eh unrichtig: In unsigned mode the conversion result from the ADC is: RES = (VINP + ΔV)/VREF * TOP VINP is the single ended input and ΔV = VREF x 0.05. TOP is the top value given by the configured resolution. For 12-bit mode TOP is 4096 ... MfG Spess
Karl M. schrieb: > Jeder ADC benötigt einen Eingangsstrom und bildet da durch mit dem > vorgesehenen Eingangs-Spannungsteiler einen belasteten Spannungsteiler, > der dann einen ganz anderes Teilungsverhältnis hat (i.A. fällt die > Messspannung kleiner aus). Hast Du mal nachgesehen, wie hoch der Eingangswiderstand des ADC-Einganges vom Kontroller im Verhältnis zu den Widerständen des Spannungsteilers im einstelligen Kilo-Ohm-Bereich ist? Die Änderung des Teilerverhältnisses dadurch kannst Du in den Skat drücken. MfG Paul
spess53 schrieb: > Hi > >>Ich habe eine Abweichung von ca, 0,5V im unteren Bereich, im oberen >>Bereich über 1V. Es ist eine Platine mit kurzen Leiterbahnen. > > Die Berechnung > > Umeasure = 12.0 / 4095 * adc_value; > > ist eh unrichtig: > ... Hm, interessant. Woher weist du in welchem Modus der TE misst?
Hi >Hm, interessant. Woher weist du in welchem Modus der TE misst? Daher: Autor: Ani (Gast) schrieb >Die Uges kann zwischen 0 und 12 V liegen. >Zwischen den beiden Widerständen gehe ich auf meinen ADC-Eingang. MfG Spess
spess53 schrieb: > Hi > >>Hm, interessant. Woher weist du in welchem Modus der TE misst? > > Daher: > > Autor: Ani (Gast) schrieb > >>Die Uges kann zwischen 0 und 12 V liegen. >>Zwischen den beiden Widerständen gehe ich auf meinen ADC-Eingang. > > MfG Spess Ja, er kann unsigned, wie du vermutest, benutzen aber auch signed. Und dann haste den Offset nicht. Sein Spannungspegel lässt eigentlich eher vermuten, dass er signed benutzt denn Vref/2+dV als Bezugspotential zu benutzen erscheint mir dabei nicht sehr sinnvoll was beim unsigned Mode der Fall wäre.
Abend, bevor wir noch lange weiter raten, sollte Ani erst einmal etwas mehr zur Hardware und vermutlich auch zum Code preisgeben. Das es kein Mega sondern ein Xmega ist wissen wir ja inzwischen, damit fallen auch die 5V Referenz Spannung weg, mit genau welcher UB der Xmega läuft wissen wir aber immer noch nicht.... das die interne Referenz um weiten sinnvoller ist, wurde schon mehrfach erwähnt, wie der Xmega tatsächlich initialisiert wurde, wissen wir aber auch nicht, ADC kalibriert? wissen wir auch nicht.... Ist immer wieder das selbe und macht noch nicht einmal auf dem Clo Spaß das zu lesen ;-)
Ich habe jetzt einige Informationen und Erkenntnisse.
Bauteil: ATXmega 64
ADC Auflösung: 12 bit
Zu messende Spannung: zwischen 0V und 12V
Schaltung am ADC-Eingang: Spannungsteiler bestehend aus R1 10k und R2
2,2k.
Parallel zu R2 habe ich einen 10nF Kondensator.
Wenn ich nun rechne:
void berechne_vin(void)
{
ergebnis = 12000 / 4095 * adc_wert);
}
erhalte ich eine ziemliche Abweichung vom wirklichen Spannungswert. (
bis 1-2V)
Das der ADC-Wandler auch einen minimalen Widerstand hat und damit einen
belasteten Spannungsteiler bildet ist weiß ich nun durch eure Beiträge.
Ich habe im Internet gelesen, dass man den Wert evtl. noch skalieren
muss, bzw. die Spannungsteilerformel anwenden muss. Kann mir nun jemand
die weitere Vorgehensweise erklären?
LG, Ani
Ani schrieb: > Ich habe im Internet gelesen, dass man den Wert evtl. noch skalieren > muss, bzw. die Spannungsteilerformel anwenden muss. Dann mach's doch: Spannungsteiler in die Berechnung mit einbeziehen.
@Ralf G. Könntest du mir noch etwas erklären warum die Spannungsteilerformel hier wichtig ist, damit ich es besser verstehe?
[OT] 'Spannungsteilerformel' :-) [/OT] Wozu hast du den Spannungsteiler eingebaut? ... Was ergibt sich daraus für ein messbarer Spannungsbereich? ... Der Rest ist Mathematik 6. Klasse.
Wir wissen ja nicht wie alt Ani ist, und ob sie alle Beiträge im Nachhinein versteht. Ich verweise mal auf meinen Beitrag. Beitrag "Re: Spannungsmessung ATmega"
Karl M. schrieb: > Ich verweise mal auf meinen Beitrag. Die verwendeten Schreibweisen sind aber deutlich später als 6.Klasse! ;-)
Ja Ralf G., nach einem Mathematikstudium ist das dann sicherlich verständlich.
Ich bin schon 17, also berechnen könnte ich das ganze schon, ich versteh nur noch nicht ganz wie das alles zusammenhängt. Ich habe den Spannungsteiler benutzt, damit ich meinen ADC-Kanal nicht zerstöre. Da dürfen ja nur 0-5V anliegen und keine 0-12V. Ich kann jetzt mit meinem Spannungsteiler ausrechnen, dass ich am ACD-Kanal eine Spannung zwischen 0 und 2,16V anliegen habe. Das könnte ich noch ein bisschen verbessern. Also weiß ich jetzt, dass ich am ADC-Eingang zwischen 0 und 2,16V habe und am Ausgang 0 und 12V habe. Und meinen aktuellen ADC-Wert weiß ich. Jetzt könnte ich das ganze ja skalieren, z.B. 0V -> 0V und 2,16V -> 12V. Aber welche Information fehlt mir da noch dazu?? :-( LG, Ani
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