Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik phi_u von Brückenschaltung mit uC ermitteln


von Mans A. (mansmaak)


Lesenswert?

Hallo liebe Community,

ich möchte die Spannungsdifferenz phi_u von einer Brückenschaltung mit 
einem uC messen.

Ich bin jetzt so vorgegangen, dass ich den Analogwert vom Potentil A mit 
dem Analogpin A0 ausgelesen habe.

Dann habe ich den Analogwert von Potentil B mit dem Analogpin A1 
ausgelesen.

Für die weitere Umrechnung bekomme ich dann auch tatsächlich 0.01V raus, 
aber wenn ich mir die Analogwerte auf ein Display ausgeben lasse sind 
die irgendwie komisch.

Ich bekomme für A0=24.0 und für A1=23.0

Was stimmt hier nicht.

Ich bin für jede Hilfe dankbar!

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Mans A. schrieb:
> Dann habe ich den Analogwert von Potentil B mit dem Analogpin A1
> ausgelesen.
... eingelesen.

> Was stimmt hier nicht.
Du hast vergessen, den Schaltplan samt Bauteilbezeichnugen und das 
offensichtlich fehlerhafte Programm anzuhängen.

Beitrag #7437061 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Mans A. (mansmaak)


Lesenswert?

Gerd schrieb im Beitrag #7437061:
> Check mal, dass die Analogwerte normalerweise als digitale Werte
> zwischen 0 und 1023 angezeigt werden, je nachdem, wie der uC
> konfiguriert is'. Um die Werte richtig zu verstehen, musst du die
> vielleicht noch in Spannungswerte umrechnen.
>

Für die A0= 24 bekomme ich nach Umrechnung 0.12V raus.

Die Versorgungsspannung für die Brückenschaltung beträgt 4.96V

von Mans A. (mansmaak)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Vielleicht noch sinnvoll:

R3=10k
R1=10k
R2=170
Rt=170

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Mans A. schrieb:
> Für die weitere Umrechnung bekomme ich dann auch tatsächlich 0.01V raus,
Wie genau (und zuverlässig) kann denn der (trotz meiner Nachfrage 
weiterhin unbekannte) µC solche geringen Spannungsdifferenzen im 
mV-Bereich überhaupt wandeln?

Wenn du einen 10Bit ADC hast und 5V Referenz, dann könnte der 
theoretisch zwar 5mV auflösen, aber praktisch hast du jede Menge von 
Fehlerquellen, die eine Messung in diesem Bereich sinnlos machen.

Mans A. schrieb:
> Ich bekomme für A0=24.0 und für A1=23.0
Du hast einen ADC, der Floatwerte ausgibt?

EDIT:
1. hat der µC wenigstens die selbe Masse wie die Brücke?
2. weil der 10k/10k Wandler eine recht hohe Impedanz hat, wäre es 
sinnvoll da noch einen Kondesator zur Impedanzveringerung parallel zu 
schalten.

: Bearbeitet durch Moderator
von Wastl (hartundweichware)


Lesenswert?

In einer Brückenschaltung wo man mit einem ADC misst hat man
zunächst mal ein Problem mit der Masse. Nämlich dann wenn die
Brückenschaltung den gleichen Massebezug wie der ADC hat.

Wie und was da genau gemessen wird geht aus der Beschreibung
(Prosa, uuuuaaaahhh) nicht hervor.

von Mans A. (mansmaak)


Lesenswert?

Lothar M. schrieb:
> Mans A. schrieb:
>> Für die weitere Umrechnung bekomme ich dann auch tatsächlich 0.01V raus,
> Wie genau (und zuverlässig) kann denn der (trotz meiner Nachfrage
> weiterhin unbekannte) µC solche geringen Spannungsdifferenzen im
> mV-Bereich überhaupt wandeln?
>

ich verwende den Arduino DUE


> EDIT:
> 1. hat der µC wenigstens die selbe Masse wie die Brücke?

ich glaube schon. Ich habe den GND-Pin vom Board mit der Brücke 
verbunden

> 2. weil der 10k/10k Wandler eine recht hohe Impedanz hat, wäre es
> sinnvoll da noch einen Kondesator zur Impedanzveringerung parallel zu
> schalten.

wäre es sinnvoll einen niedrigeren Widerstand zu verwenden?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Mans A. schrieb:
> Ich habe den GND-Pin vom Board mit der Brücke verbunden
Beim Messungen im mV-Bereich kommt es sehr darauf an, wie diese 
Verbindung ausgeführt wurde und welcher Strom darüber fließt.

> wäre es sinnvoll
Es wäre sinnvoll, wenn du dir einfach mal die Rohwerte des 12-Bit-ADC 
anzeigst und dann anhand dieser angezeigten Rohwerte bewertest, ob es 
sinnvoll und zielführend ist, mit der Differenz dieser Rohwerte 
weiterzuarbeiten.

Die Rohwerte sind bei einem 12-Bit-ADC Integerwerte zwischen 0...4095. 
Vermutlich dürften 0V = 0 und 3V3=4095 sein. Die 2,5V deiner 
Brückenschaltung sollten sich um 3100 herum abspielen.

Mir würde für deine Anwendung allerdings eine Aussage wie dort zu denken 
geben:
- https://forum.arduino.cc/t/due-adc-read-value-stability/283251/4

"the Due analog section is pretty crap"

Und im Netz findet man dann auch viele Tipps, wie man mit dieser 
vermurksten Analogabteilung noch irgendwas brauchbares herzuabern kann.

von Joe L. (joelisa)


Lesenswert?

Prinzip der Brückenschaltung nicht verstanden?

Die Brücke bildet die Differenz der 2. Zweigspannungen -- und nicht 
der Prozessor dahinter!

Ohne groß Beispiele zu zitieren: Die numerische Differenz aus 2 großen 
Zahlen ist immer etwas "kniffelig", sofern diese 2 Zahlen schon 
fehlerbehaftet sind.

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Joe L. schrieb:
> Die Brücke bildet die Differenz der 2. Zweigspannungen -- und nicht der
> Prozessor dahinter!

Dazu müsste der Controller differentielle Eingänge besitzen - tut er 
aber nicht.

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Mans A. schrieb:
> phi_u.PNG

Wo in der Schaltung ist phi_u?

von Manfred P. (pruckelfred)


Lesenswert?

Rainer W. schrieb:
>> Die Brücke bildet die Differenz der 2. Zweigspannungen -- und nicht der
>> Prozessor dahinter!
> Dazu müsste der Controller differentielle Eingänge besitzen - tut er
> aber nicht.

Deshalb nimmt man einen Differenzverstärker, Grundlagen von OPs. Der 
macht schon deshalb Sinn, weil man damit das kleine Signal der Brücke 
auf einen zum µC passenden Pegel bringt.

Generell muß man nicht müssen: Beide Seiten der Brücke haben einen Bezug 
zur Masse, weshalb man beide Spannungen auch massebezogen messen kann. 
Um den benötigten Wert zu bekommen, muß man halt rechnen, woran es beim 
TO deutlich hapert.

Das wird vermutlich trotzdem kein sinnvolles Ergebnis bringen, weil 
Genauigkeit und Auflösung des µC nicht reichen.

von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Lothar M. schrieb:
> Die 2,5V deiner Brückenschaltung sollten sich um 3100 herum abspielen.

Ja, so ist das, wenn der Anfrager die Details nur widerwillig Preis 
gibt, dann ist raten angesagt.
Die Brücke teilt mit 10k zu 170R. Bei 5V Speisung liegt das Potential A 
und B auf 83,5mV. Je nach Nullpunkt kann es durchaus passen, dass ein 
10bit AD das als Stufe 23 misst.

Wenn die Brücke und der AD die gleiche Referenz haben, würde ich den 
linken Zweig weglassen, die 83mV z.B. 50fach verstärken und dann auf den 
AD geben.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Wolf17 schrieb:
> Die Brücke teilt mit 10k zu 170R.
Ja, stimmt, durch dieses sehr ungünstige Verhältnis kommt dann auch das 
niedrige Wandlungsergebnis zusammen.

> dass ein 10bit AD das als Stufe 23 missst.
Der erwähnte Arduino Due hat aber einen 12 Bit ADC.

> Wenn die Brücke und der AD die gleiche Referenz haben
Ja, so ist das: mangels Schaltplan muss man raten. Ich würde aber sagen: 
haben sie nicht.

Aber der TO hat sowieso das Interesse verloren:
- Beitrag "Re: Warum Spannungsfolger mit OPV?"

Wolf17 schrieb:

: Bearbeitet durch Moderator
von Joe L. (joelisa)


Lesenswert?

Rainer W. schrieb:
>> Die Brücke bildet die Differenz der 2. Zweigspannungen -- und nicht der
>> Prozessor dahinter!
>
> Dazu müsste der Controller differentielle Eingänge besitzen - tut er
> aber nicht.

Tja - keine Arme, keine Kekse ...

von Manfred P. (pruckelfred)


Lesenswert?

Lothar M. schrieb:
>> Wenn die Brücke und der AD die gleiche Referenz haben
> Ja, so ist das: mangels Schaltplan muss man raten. Ich würde aber sagen:
> haben sie nicht.

Herr Wolf17 will den einen Zweig der Brücke weg lassen und ratiometrisch 
messen. Nur dann macht es Sinn, die selbe Spannung zu nutzen.

Betreibt man die Brücke als Brücke, ist das anders.

Von Wägezellen, die eine Brücke enthalten, kenne ich die Angabe "mV pro 
Volt". Das heißt, die Änderung der Brückenspannung (mV/kp) wird mit 
steigender Versorgung auch höher.

Das kann man nicht kompensieren, indem der A/D sich auch aus dieser 
bedient, die muß anständig stabil sein und gut. Als Pedant könnte man 
sie natürlich messen und versuchen, Abweichungen rauszurechnen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.