Analogwert eines Drucksensors

[dsi75]

Hallo @ all,

ich hoffe das Ihr alle ein frohes Osterfest hattet.

Zu meinem Projekt:
@Dino,

ich habe dein Schaltbild annähernd umgesetzt.
Ich habe nun keinen 22µF Kondensator zur Hand gehabt, sondern nur einen 4,7µF. Leider erkenne ich nur eine minimale Verbesserung.
Liegt es an dem kleineren Kondensator?
Der zweite Kondensator ist ein 100nF. So wie in der Schaltung.

Kann man mit Bascom den Single-Wert mit ca. 12 Stellen hinter dem Komma abrunden auf ca. 3 oder 4 Stellen hinter dem Komma?

Vielen Dank schon mal für die Antworten!

Gruss Dirk

 

[dino03]

Hi Dirk,

@Dino,

ich habe dein Schaltbild annähernd umgesetzt.
Ich habe nun keinen 22µF Kondensator zur Hand gehabt, sondern nur einen 4,7µF. Leider erkenne ich nur eine minimale Verbesserung.
Liegt es an dem kleineren Kondensator?
Der zweite Kondensator ist ein 100nF. So wie in der Schaltung.

ich hab gehofft, das die Maßnahmen zur Beruhigung reichen. ...
Dem ATmega hast Du für AVcc ne Drossel und nen Kondensator spendiert?
Auch nen Kondensator am ARef-Anschluß nach Masse (GND) ?
Evtl ist der Stromregler im Drucksensor etwas zu träge. Dann müßte man den
100nF gegen einen größeren tauschen (auch so um min 4,7uF) und den 1k noch
etwas größer wählen (mal mit 4,7k oder mehr probieren). Je größer der Widerstand
und der Kondensator am OPAmp, desto träger wird das alles.
Wenn das alles nix nützt, dann kann als letzte Maßnahme der Sensor auch noch
mit ner stabilisierten Spannung versorgt werden (wenn es noch nicht passiert ist)
auf jeden Fall benötigt der Sensor mehr als 5V Versorgungsspannung, damit er
Freiraum zum regeln hat (da die Spannung am 220R auf 4,95V ansteigen kann).
0,05V reichen ihm definitiv nicht. Also notfalls nen 7812-Regler und den Sensor
damit versorgen (reicht ein 78L12 in TO92-Gehäuse bis max 100mA).
Oder ist deine Versorgungsspannung zu wenig gepuffert (zu wellig) das er
Probleme bekommt ? (mal nen Oszi an die Versorgung halten). Das muß
doch ruhig zu bekommen sein ...

Kann man mit Bascom den Single-Wert mit ca. 12 Stellen hinter dem Komma abrunden auf ca. 3 oder 4 Stellen hinter dem Komma?

Was hast du denn für Werte ? und warum 12 Stellen hinter dem Komma ?
5V / 4096 (12Bit) ergibt ca. 1,2mV als Auflösung. Das ist die 3te Stelle hinter dem
Komma. Aber machen die ADCs der ATmegas nicht nur 10Bit ??
Bei 10Bit ... 5V / 1024 ... ca 5mV Auflösung (4,888mV)

Alles komisch ... da heißt es wohl ausprobieren. Ne Kiste mit Widerständen und
Kondensatoren und ein Steckbrett.

Normalerweise wird durch einen konstanten Strom durch den Sensor über dem
Widerstand (220R) eine konstante Spannung erzeugt. Der Elko sollte es etwas
beruhigen und der 100nF evtl höherfrequente Störungen abhalten. Wenn die
Konstantstromquelle im Sensor fix genug ist, sollte das auch funktionieren. Aus
dem Grund hab ich auch nur die Minimal-Lösung gemacht. Ohne viel drum rum
und so. Der OPAmp hat aber ne stabilisierte Versorgung oder?

Muß ich mir wohl nochmal alles durch den Kopf gehen lassen ...

Gruß
Dino

 

[dsi75]

Hi Dino,

vielen Dank erst einmal für deine Antwort.
Wie du ja sicher schon bemerkt hast, bin ich nicht der eingefleischte, ausgebildete Elektroniker. Aber es macht Spass zu experimentieren und sich in diese "Kleinbauteilewelt" hineinzuarbeiten. Von daher bin ich über deine vielen qualitativen Antworten sehr erfreut!

ich hab gehofft, das die Maßnahmen zur Beruhigung reichen. ...
Dem ATmega hast Du für AVcc ne Drossel und nen Kondensator spendiert?

Ich verstehe leider nicht, was du mit Drossel meinst! Von mir hat er persönlich auch keinen Kondensator spendiert bekommen!
Die Schaltung wird von einem 12V-Netzgerät gespeisst und für den ATMega über einen Spannungsregler auf 5V "gedrosselt".

Auch nen Kondensator am ARef-Anschluß nach Masse (GND) ?

Nein, an ARef-Anschluss vom ATmega ist definitiv kein Kondensator nach Masse!
Sollte ich diesen in die Schaltung einfügen?
Wenn ja, bevor ich mir was kaputt mache: Der Masse-pol vom Kondensator zum Masse (GND)? Welchen Kondensator sollte ich am besten nehmen?

Oder ist deine Versorgungsspannung zu wenig gepuffert (zu wellig) das er
Probleme bekommt ? (mal nen Oszi an die Versorgung halten).

Nein, ich habe leider kein Oszi! Kann man dies noch anders prüfen?

Aber machen die ADCs der ATmegas nicht nur 10Bit ??
Bei 10Bit ... 5V / 1024 ... ca 5mV Auflösung (4,888mV)

Ja, die machen nur 10Bit!
Ich bekomme auf meinem Display nach "GetAdc" einen Wert (in Ruhestellung), welcher zwischen 187 und 189 schwankt.
Wenn ich diesen Wert in die Formel einsetze:

187 * 4,4V / 1024

bekomme ich 0,803515625 heraus.
Das wird auch auf meinem Display ausgegeben. Da diese Werte aber einer Single-Variable zugeordnet sind (Fließkommazahlen) wollte ich wissen, ob ich diese Kommazahlen auf 3 bis 4 Stellen hinter dem Komma kürzen kann.
Meine Frage stelle ich deshalb, weil wenn ich das ganze nicht genügend beruhigen kann, könnte ich es ja eventuell über das kürzen der Werte erreichen. Oder denke ich momentan falsch?

Der OPAmp hat aber ne stabilisierte Versorgung oder?

Ich denke das Die Versorgung am OPAmp stabil ist!
Erkenne ich das an Schwankungen direkt an VCC und Masse vom QPAmp?
Muss ich mal das Multimeter dranhalten!

Alles komisch ... da heißt es wohl ausprobieren. Ne Kiste mit Widerständen und
Kondensatoren und ein Steckbrett.

Ja, so eine Wundertüte oder Überraschungskiste muss ich mir wohl jetzt mal zusammenstellen!

Danke und Gruss
Dirk

 

[Grandpa]

Hallo Dirk,

Kann man mit Bascom den Single-Wert mit ca. 12 Stellen hinter dem Komma abrunden auf ca. 3 oder 4 Stellen hinter dem Komma?

Auf die Schnelle: x=1.123456789 kannst Du mit der Stringvariablen y einstellen: y=fusing(x,"##.####"). Das Ergebnis ist: 1.1234. Du kannst die Mantisse auch separat bearbeiten und auf vier Stellen gekürzt wieder hinzufügen. Aber Bascom macht bei Fliesskomma- Berechnungen zuweilen Merkwürdiges, ist eben kein "echtes" Basic, sondern für die µC gemacht.
Schau doch mal in die Hilfe, dort steht's ausfürlich.

Zu der Atmel- Beschaltung kannst Du mal meine Website www.acvision.de besuchen. Dort findes Du einen Eagle- Schaltplan (Free-Version) meines Programmierboards.


Grüsse,

Michael

 

[dino03]

Hallo zusammen,

Zu der Atmel- Beschaltung kannst Du mal meine Website www.acvision.de besuchen. Dort findes Du einen Eagle- Schaltplan (Free-Version) meines Programmierboards.

@Grandpa (Michael) : Bei der Beschaltung des ARef-Pins mit Vcc (+5V)
bekomme ich immer etwas Bauchschmerzen. Und zwar wegen folgendem
Umstand ...

Datenblatt der ATmegas ...
Bild: "Analog to Digital Converter Block Schematic Operation"
beim Kapitel "Analog-to-Digital Converter"

Seht euch mal genau die interne Beschaltung des ARef-Pins an. Da kann bei
entsprechender Programmierung auch die interne Referenzspannungsquelle
draufgeschaltet werden. Und die findet es bestimmt nicht lustig, wenn sie
ihre 2,65V auf einmal gegen den Widerstand der Betriebsspannungsquelle
(+5V) aufbauen soll. Das könnte nach hinten losgehen. Außerdem kann
man die +5V ja auch über den Multiplexer für die Referenzspannung vom
Pin AVcc abzweigen. Und die Spannung ist mit Sicherheit sauberer als die
Betriebsspannung und dadurch besser als Referenz geeignet.
-- Nur mal so als Gedankengang niedergeschrieben --

Sonst ne nette Webseite. Muß ich mir in ner Mußestunde am Wochenende
mal genauer ansehen. Im Moment leider etwas wenig Zeit

Zu den Pin-Beschaltungen ... Entweder die bei Grandpa(Michael) mal
ansehen oder in der FAQ hier im Forum ...
Wie ziehe ich ein Projekt durch ... (7-Segment-Multiplexanzeige) Beitrag #2
da ist ne Minimalbeschaltung. Ich würde für deinen Zweck den Widerstand
R2 (47 Ohm) durch ne Festinduktivität (Spule, Drossel, ...) mit so 10..22uH
(Mikro-Henry) ersetzen. Die wirkt stärker gegen Störungen auf der Leitung.
Zum Testen reicht aber wohl auch der Widerstand.

Dem ganzen Kram (ATmega und OPAmp) würde ich nen 7805 als Spannungs-
regler spendieren (wirst Du bei ATmega sowieso schon gemacht haben).
In der Hoffnung, das der OPAmp genug Regel-Reserve zu den Betriebs-
spannungsgrenzen hat, reicht es wohl ihn mit GND und Vcc (+5V) zu
verbinden (Saftversorgung). Der Sensor benötigt auf jeden Fall mehr als 5V.
Den würde ich also mit +9V oder +12V versorgen (was gerade da ist). Aber
+7V würde ich mal als absolutes Minimum ansetzen (wenn das man nicht
schon zu wenig ist). Er muß ja den Strom regeln und versorgt seine
Elektronik aus der restlichen Spannung die übrig ist. Also seiner
Versorgungsspannung MINUS der Spannung die am 220R abfällt.
Das mach bei +7V und maximalem Druck (+4,95V) gerade man ca 2V.
Ich weiß nicht, ob ihm das reicht. Also lieber mehr.

Nen Schaltplan mit allen Gedanken und Möglichkeiten, das Teil zu
beruhigen mach ich die Tage mal. Im Moment ist es schon etwas
spät. (Man ist das wieder ein Mamut-Text geworden ... )

Na denn ...

Gruß
Dino

 

[Grandpa]

Hi Dino,

Seht euch mal genau die interne Beschaltung des ARef-Pins an. Da kann bei
entsprechender Programmierung auch die interne Referenzspannungsquelle
draufgeschaltet werden. Und die findet es bestimmt nicht lustig, wenn sie
ihre 2,65V auf einmal gegen den Widerstand der Betriebsspannungsquelle
(+5V) aufbauen soll. Das könnte nach hinten losgehen.

Ich hab mich da halt festgelegt. Hast natürlich recht, da in diesem Fall die interne Ref nicht eingeschaltet werden darf. Sollte das mal nötig sein, muß dieser Atmel dann "extern" Programmiert werden. Oder ich kappe halt die Leitung, ein bisschen Platz zum Ändern ist noch. Das sehe ich nicht so eng, ist eben Eigenbau. Die Leitung zum AVCC ist ja auch gejumpert - voll oder mit 10µH "gebremst".
Board und Programmer laufen bislang ohne Fehler bei 3103 Programmierungen.

Ich finde es jedenfalls Klasse, daß Ihr "Profis" uns Amateuren hier und da Ratschläge gebt oder uns auf Fehler aufmerksam macht.

Sonst ne nette Webseite. Muß ich mir in ner Mußestunde am Wochenende
mal genauer ansehen. Im Moment leider etwas wenig Zeit

Danke, hat auch etwas Mühe und noch mehr Spass gemacht nach einigen Jahren der "Web- Abstinenz". War ursprünglich nur für meine Rennbahn gedacht. Aber wie es so geht - die µC kamen dann "dawischen".


Grüsse,

Michael

 

[dino03]

Nochmal Hi ,

Die Leitung zum AVCC ist ja auch gejumpert - voll oder mit 10µH "gebremst".

das Problem ist nicht der AVcc-Pin. Das paßt schon so wie du es gemacht hast.
Das Problem ist die direkte Verbindung von ARef an Vcc. Das beißt sich. Ich
leg da überhaupt keine Spannung dran. Nur nen Kondensator von ARef nach
GND so wie in deinem Schaltplan (C11 - 100nF) aber sonst nix. Und wenn man
+5V als Referenz haben möchte schaltet (programmiert) man das mit dem
internen Multiplexer da drauf. Dann wird im Prozessor AVcc auf den ARef-Pin
gelegt.

Geht über das ...
"ADC Multiplexer Selection Register – ADMUX"

mit REFS1=0 , REFS0=1 ... (Bit 6 + 7)
"AVCC with external capacitor at AREF pin"

Das müßte genau das machen, was du auch mit deiner externen Verbindung
anstellst. Aber ohne die Gefahr, die interne Referenz zu schrotten
Den ARef würde ich nur mit ner exteren Spannungsquelle verbinden, wenn
man ne besondere Referenzspannung benötigt (z.B. 3,567V oder so).

Weiter im Datenblatt ...

Note that VREF is a high impedant source, and only a capacitive load
should be connected in a system.

If the user has a fixed voltage source connected to the AREF pin, the user
may not use the other reference voltage options in the application, as they
will be shorted to the external voltage.

Wenn, dann würde ich die Spannung nur über einen Schutzwiderstand
zuführen. Das dürfte keine Auswirkungen haben, da die interne Referenz
anscheinend auch hochohmig ist (high impedant source) und es schützt
die Hardware vor versehentlich falschem Programmieren. Fragt mich jetzt
aber nicht nach nem Widerstandswert

Gruß Dino

 

[dsi75]

Schönen guten Abend noch an alle Wachgebliebenen,

als erstes danke ich für den Fusing-Tip, welchen ich aber mittlerweile auch googlen konnte. Dennoch danke, wäre spätestens jetzt auf diese Lösung gekommen.

Desweiteren habe ich mir diese Sprünge, welche auf meinem Display angezeigt werden, mal näher angeschaut.
Sie entsprechen annähernd +/-0,0043V, welche ca. 0,02 mA entsprechen (bei R220).
Bei Blick in das Datenblatt sehe ich eine prozentuale Kennlinienabweichung von +/- 25%. Können diese Schwankungen von dieser Abweichung seitens der Hardware kommen?

Wenn ich nun meinen Drucksensor mit Druck beaufschlage, springt dieser auch in diesen 0,02 mA Sprüngen. D.h., bei 4mA - 20mA habe ich eine Gesamtauflösung von 800.
Muss mal schauen wie sich das später auf meine Gesamtkonstruktion (inkl. aller Hebel und Kräften) auswirkt. Sprich, wenn diese 0,02mA im Gesamten nur ca. 1Kg bis 1,5 Kg Kraft ausmachen, kann ich damit leben. Ansonsten komme ich wohl um eine Neudimensionierung der Sensoren (kleinere Abweichungen) nicht herum.

Oder vielleicht hat ja jemand noch eine andere Idee!

@Dino

Freue mich auf deinen Schaltplan mit deinen Gedanken oder Möglichkeiten.
Die Versorgungsspannung am OPAmp ist konstant 12,3V (lt. Multimeter). Ich denke diese Versorgungsspannung sollte für die Drucksensoren genügen.

Nochmals Danke für die vielen Antworten

Gruss Dirk

 

[Grandpa]

Guten Morgen Dino,

Aber ohne die Gefahr, die interne Referenz zu schrotten
Den ARef würde ich nur mit ner exteren Spannungsquelle verbinden, wenn
man ne besondere Referenzspannung benötigt (z.B. 3,567V oder so).

Wenn, dann würde ich die Spannung nur über einen Schutzwiderstand
zuführen. Das dürfte keine Auswirkungen haben, da die interne Referenz
anscheinend auch hochohmig ist (high impedant source) und es schützt
die Hardware vor versehentlich falschem Programmieren.

Vielleicht war ich doch etwas zu voreilig mit meiner Festlegung. Ich könnte die VREF- Spannung dem 8er und 16er auf meinem Board über je einen regelbaren Widerstand (Bourns) zuführen. da müßte ich nur die Masseflächen aufteilen. Platz ist da, wird aber ne Fummelei werden. Du hast schon recht, ein Bit ist schnell mal falsch gesetzt, besonders beim Kopieren von Programmteilen.


Grüsse,

Michael

 

[dino03]

Hi Dirk,

@Dino

Freue mich auf deinen Schaltplan mit deinen Gedanken oder Möglichkeiten.
Die Versorgungsspannung am OPAmp ist konstant 12,3V (lt. Multimeter). Ich denke diese Versorgungsspannung sollte für die Drucksensoren genügen

Mit nem Multimeter kann man keine kurzen Spannungsschwankungen sehen.
Das aktualisiert alle 0,5..2 Sekunden die Anzeige. Alles Mittelwerte
Da kann man eher mit nem alten analogen Multimeter noch was sehen als mit
den tollen neuen digitalen. Darum werde ich mein gutes altes analoges hüten
wie meinen Augapfel Aber so ein Teil kennen die Jungspunde ja nicht mehr

Und nun zum angesprochenen Schaltplan ...

da isser ....


ich hab nen paar Bemerkungen reingeschrieben. Ich hoffe mal, die helfen
beim Verständnis weiter. Die Elkos bei den Spannungsreglern sind für
kleine Last ausgelegt (Also ohne Relais, 50 LEDs oder son Gedöns). Für
nen LCD ohne Beleuchtung reichen die aber ohne Probleme.

Grundsätzlich ...
Ich würde jedem IC direkt an den Betriebsspannunganschlüssen (also nahe
dran) nen kleinen 0,1uF Keramik/Vielschicht-Kondensator verpassen. Das
hilft ne Menge wenn die mal kurzzeitig etwas mehr Strom brauchen und
gegen HF auf der Versorgung. Die Elkos (4,7..10uF) würde ich so je nach
gut Dünken auf der Schaltung verstreuen. Die ICs die viel Strom brauchen
(Prozessor, Treiber wie ULN2803, MAX232, ...) bekommen einen Elko und
dann würde ich sehen wo noch Baugruppen weit von nem Elko entfernt
sind. Wenn also zB ICs ohne großen Stromverbrauch zusammenhocken aber
recht weit von nem Elko weg sind, dann bekommen die nen gemeinsamen
Elko verpaßt. Also etwas Erfahrungs- und Gefühlssache Zu viele Elkos
und Keramik-Kondensatoren auf den Betriebsspannungsleitungen haben
ne Schaltung auf jeden Fall noch nie umgebracht. Es gibt dann nur nen
ziemlichen Stromstoß beim Einschalten, wenn die alle geladen werden
müssen Die Elko-Größe richtet sich ein wennig nach dem Stromverbrauch
der ICs an denen sie hocken. Mehr Strom/Stromspitzen = dickerer Elko.

Ich hoffe mal, es hilft dir erst mal weiter. Evtl könnte ja Markus oder
Thomas (Knickohr) oder Dirk noch ihren Senf zu der Schaltung dazugeben.
Kann ja sein das denen noch was einfällt was ich vergessen habe.

Gruß
Dino