Analogmessung ATMega8 ARef auf GND

[Crashmichl]

Hallo,

habe eine kurze Frage:
Ich will für eine Temperaturmessung sowohl die Spannung an einem KTY, als auch die Spannung an einem Shunt davor messen (siehe stark vereinfachte (!) Skizze).
Ist es (wie abgebildet) mit den Mega16 so möglich? Oder muss ich mir da was anderes einfallen lassen?

Grüßle

Michl

[SprinterSB]

GND am Mega16 muss an GND!
Der Abgriff zwischen den Widerständen an den ADC. Ein EIngang des ADC ist recht niederohmig. Was da angeschlossen wird, sollte also einen Ausgangswiderstand von allerhöchstens 10kOhm haben.

[Ratber]

Ja,so gibt der Plan nun garkeinen Sinn.

Vor und hinter der Reihenschaltung aus Widerstand und KTY zu messen macht keinen Sinn denn da wirst du immer 1023 und 0 bekommen da beide die Referenzpunkte für die Messung (Den Messbereich) darstellen.
(Schwankt die Versorgungsspannung dann schwankt auch die Referenz und damit ändert sich nix am Wert des Wandlers).

Der Einzige Sinvolle Messpunkt ist eben die gemeinsame Verbindung beider Bauteile.




ch will für eine Temperaturmessung sowohl die Spannung an einem KTY, als auch die Spannung an einem Shunt davor messen

Wenn du eine Spannung hats dann hast du auch die andere die ja nur die differenz zur Versorgung darstellt.

[Crashmichl]

Hmm.... ich muss weiter ausholen:
Das ganze soll - wie gesagt - der Temperaturmessung dienen. Mit der Messung am Shunt bekomme ich hierbei relativ exakt den Strom raus (U/R) und kann somit auch genauere Werte beim berechnen der Temperatur bekommen.
Ein Bekannter ist auch gerade dabei, eine solche Schaltung zu bauen, allerdings kann er bei den ADCs von Analog Device auch noch das Bezugspotential mit angeben. D. h. genau diese Schaltung, die ich oben aufskizziert habe, ist realisierbar. Nur scheinbar leider nicht mit dem ADCs der AVRs :-(

Grüßle

Michl

[Ratber]

Ja irgendwie verstehe ich nur deine Methode nicht bzw. worauf du hinaus willst..
Wofür 3 Werte ?

Was bekannt ist ist die Kennlinie des Kty.
Der andere Widerstand ist auch bekannt.
Du misst also die Spannung am Teiler.(Is ja auch ne Strommessung)
Der Rest ist ne einfache Rechenaufgabe.

Dafür muß nichtmal die Versorgungsspannung stabil sein da sich ja das Teilerverhältnis nicht ändert und die Referenz in deiner Schaltung der Versorgung des Teilers entspricht.(Aref- ist GND,Aref+ haste selber auf Vcc gelegt)

Ich nutze zb. oft nen KTY81-210 mit nem 2.7K Widerstand (T=25 für halbwegs gute Kompensation der nichtlinearität) und das geht recht gut so.
In Bascom sind das ne Hand voll Zeilen bis zur Temperatur.

[Crashmichl]

Hallo,

soweit so richtig, aber mein bestreben ist es, so genau wie möglich im gesamten Bereich von -20°C bis ca. 120°C zu messen (was die KTYs hergeben).
Die einfache Messung habe ich mit nem KTY81-120 hier auch am laufen, die is mir aber zu ungenau, bzw. ich will dass so genau wie möglich haben (und das unabhängig vom Sensor).
Somit greife ich die Spannung am Shunt ab, errechne daraus den Strom, greife kurz darauf die Spannung am KTY ab, errechne aus dem vorher errechneten Strom und der Spannung am KTY den Widerstand, gehe in eine Tabelle, errechne den Spline und den genauen Wert und gebe den aus.
Das Problem hierbei ist, dass der Widerstand des KTY sich in meinem Messbereich von ca. 700 Ohm bis ca. 1800 Ohm ändert, und somit ändert sich auch der Stromfluss im Teiler. Dadurch wird das wieder ungenau. Und durch die Messung am Shunt kann ich eben den Stromfluss noch mit messen.

Grüßle

Michl

[SprinterSB]

Was vielleicht besser geht, ist die 3 Messpunkte an 3 ADC-Eingänge zu legen um die 3 Werte zu besorgen. Allerdings gibt es keine 2 ADCs, sondern nur einen ADC mit einem Analog-Multiplexer am Eingang. Du musst in dem Fall die Messungen also im Zeitmultiplex machen. AFAIK kann man die Spannungen GND und VCC auch intern an den ADC verdrahten, was Ports sparen würde. Es wären auch andere Signalwege.

[Crashmichl]

Hallo,

habe mal eben entwas gestöbert und werde mir für die Messung am Shunt einen ADC mit 8bit zum testen holen (den kann ich genau an den Shunt klemmen).
Sprich, die Messung am KTY werde ich mit dem internen ADC des AVRs machen, die Messung am Shunt mit jenem 8 bit ADC.
Werde dann anschließend eine kleine Testreihe fahren und Bericht erstatten. Sofern das gut geht, kann ich immer noch auf 12bit ADC umsteigen für die Temperatur :-)

Grüßle

Michl

[Ratber]

@Crashmichl

Ich glaube du solltes nochmal den Passus "Spannungsteiler" studieren denn deine Messmethode ist immernoch von hinten durch die Brust.
Du mist ein und die selbe Spannung Doppelt und willst die Bezugsmasse messen.


Wie groß soll denn dein "Shunt" sein und welche Spannung willst du an den Fühler (mit Shunt) anlegen ?
Welcher KTY soll es sein ?
1000 oder 2000 Ohm Reihe ?

[Crashmichl]

Servus,

wenn ich Zeit habe, zeichne ich die Schaltung noch mal detailierter.
Kurz zusammen gefasst:
2,2 KOhm Vorwiderstand (ist nicht mit eingezeichnet), 1KOhm Shunt (der obere der beiden eingezeichneten Widerstände), KTY81-120 (der untere).
Bei den Messungen wie bisher habe ich nur die Spannung am KTY abgegriffen, mit dem ungefähren Stromwert gerechnet (habe 20° angenommen => ~980KOhm am KTY und Vorwiderstand) und daraus den Widerstand berechnet. Da sich aber der Widerstand vom KTY ändert, ändert sich ja auch der Stromfluss. Soweit noch klar?
Um die Messung genauer zu machen, habe ich jetzt zwei Möglichkeiten:
- konstante Stromquelle (Nachteil: die Schaltung ist nicht mehr für verschiedene Sensoren variabel, da konstanz auf KTY angepasst werden muss)
- messen des Stroms
Zweiteres mache ich hier über den Shunt (ich schreibe dazu nix mehr, habe ich oben schon genug geschrieben).
Um die Schaltung nachzuvollziehen, kannst du ja mal einen Vorwiderstand, einen 1KOhm und einen KTY in einer Reihe schalten und an verschiedenen Stellen mal die Spannung abgreifen und den gesamten Strom messen. Anschließend mal bei veränderter Temperatur. Dann kannst du einen Blick auf die Abweichung des Stromes nehmen, bzw. den relativen Fehler dazu berechnen.
Bin übrigens nicht der einzige, der die Methode verwendet. Ein Bekannter baut zur Zeit eine Schaltung für den wissenschaftlichen Bereich (Arbeitsbereich von 4°K - 320°K bei einer Genauigkeit von 1/4 ° K mit einem Lake Shore Sensor).

Grüßle

Michl

[Ratber]

Ja mit Konstantstrom macht das schon sehrt viel mehr Sinn,das kenne ich selber zur genüge aber wofür brauchst du dann noch den 2.2K ?
Der fungiert ebenfalls als Shunt wie der 1K

Die Genauigkeit wird damit nicht gesteigert und die "nichtlinearität" des KTY auch nicht ausgebügelt.
Dafür bräuchtest du eine Anpassung der Kennlinie in hard oder Software (Freie Wahl).
Zusätzlich muß man den richtigen Messtrom finden.
Zuviel und der Fühler heizt und verfälscht sich selber (Bei Gasmessung mit Turbulenzen unberechenbar),zuwenig und das Rauschen macht eine Messung unmöglich weil auch ein hochwertiger Kerko nur Kontraproduktiv ist oder genau ausgemessen werden muß (Verhalten bei Rauschfrequenz)

Wenn dir das mit genug aufwand gelungen ist dann hast du die Möglichkeit einigemaßen Genau zu messen (ca. 0.1!C) aber dann hast du immernoch das Problem das der Messwandler ebenfalls anfällig für Temperaturschwankungen ist und ebenfalls eine Nichtlinearität aufweist die ausgeglichen werden muß.

Wenn das auch geschafft ist wirst du merken das deine Schaltung schon recht umfangreich ist aber brauchbar bis zu "echten" 0.1°C da die Grundabweichung mittlerweile in diese Richtung geht.
Natürlich kommt dann die Erkenntnis das man jede Schaltung abgleichen also Eichen muß damit sie überhaupt stimmt.

Nun kannst du dich den Alltäglichen Problemen der Temperaturmessung widmen.

Schwarze Fühlergehäuse mögen kein Glühlampenlicht weil "Schwarz und Infrarotreiches Licht......"

Unterschiedliche Luftfeuchten machen ebenfalls dass Messen zur Qual wenn man fein auflöst.
Von Luftbewegungen mal ganz zu schweigen (Siehe Anemometer auf Tempfühlerbasis)

Bei Feststoff- und Flüssigkeitsmessungen gibt es da ähnliche Pobleme.


Wie du siehst bist du nicht der einzige der sich mit der Thematik auseinandergesetzt und dabei gelernt hat also kannst du den Schwanzvergleich mit deinem Bekannten gleich abbrechen.
Ich zb. Arbeite im Automotiven Bereich aber ich trage das nicht als Schild vor mir her weil ich es nicht nötig habe wie nen Brüllaffe mit den Eiern in der Hand duch den Wald zu rennen :wink:

Wenn man so dick aufträgt dann sollte man ne vernünftige Zeichnung liefern können und nicht ne halbe (Es geht um Vollständigkeit und nicht um Handzeichnung).
Gleiches gilt für die Problembeschreibung.

Das es erstmal ein KTY81 sein soll ist dagegen einleuchtend denn die sind Preiswert.
Die Messmethode über Konstantstrom ist altbekannt und wenn du schon auf hohe Auflösung setzt dann verstehe ich nicht warum du nen 120er statt dem genaueren 110er nimmst und warum die nicht die 200er Reihe statt der 100er nimmst um zum einen den Einfluss der Eigenerwärmung zugunsten der besseren Auflösung zu tauschen.

Hier die Datenblätter zum Vergleich.
KTY81-1 Serie (http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/datasheets/KTY81-1SERIES_3.pdf)
KTY81-2 Serie (http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/datasheets/KTY81-2SERIES_4.pdf)


Ansonsten kann ich noch eine relativ günstige Alternative mit dem LM35 empfehlen.
Die Kennlinie ist schon korrigiert und die standardabweicung ist leicht kompensierbar.
Mit einem kleinen Schltungskniff läst sich dieser Fühler auch als 2-Drahtfühler betreiben obwohl es bei Präziseren Messungen auf eine Ader mehr auch nicht mehr ankommt.


Nun überleg erstmal welche Auflösung und Genauigkeit du überhaupt brauchst.
Besorg dir nen Geeichtes Vergleichmessgerät mit passender Auflösung und schau selber was überhaupt noch Sinn macht und was nicht.

Ich wett nen Ei das du auch bei 0.5-0.1°C hängen bleibst :wink:

[Crashmichl]

Ja mit Konstantstrom macht das schon sehrt viel mehr Sinn,das kenne ich selber zur genüge aber wofür brauchst du dann noch den 2.2K ?
Der fungiert ebenfalls als Shunt wie der 1K
2,2K (Vorwiderstand) +1K (Shunt) + ~1K (KTY).
Somit sinkt die Spannung am KTY auf ca. 1,19V
Referenzspannung auf 2,5V => bessere Auflösung.
(KTY Spannung bei 0,6k bis 1,7k zwischen 0,79V und 1,73V, somit auch für andere Sensoren genug Reserven nach oben und unten)



Die Genauigkeit wird damit nicht gesteigert und die "nichtlinearität" des KTY auch nicht ausgebügelt.
Dafür bräuchtest du eine Anpassung der Kennlinie in hard oder Software (Freie Wahl).


Wer lesen kann ist klar im Vorteil:



Somit greife ich die Spannung am Shunt ab, errechne daraus den Strom, greife kurz darauf die Spannung am KTY ab, errechne aus dem vorher errechneten Strom und der Spannung am KTY den Widerstand, gehe in eine Tabelle, errechne den Spline und den genauen Wert und gebe den aus.




Zusätzlich muß man den richtigen Messtrom finden.
Zuviel und der Fühler heizt und verfälscht sich selber (Bei Gasmessung mit Turbulenzen unberechenbar),zuwenig und das Rauschen macht eine Messung unmöglich weil auch ein hochwertiger Kerko nur Kontraproduktiv ist oder genau ausgemessen werden muß (Verhalten bei Rauschfrequenz)


Hier sind wir bei der Thematik, die später noch kommt.
Erstmal wollte ich ja wissen (vgl. Anfang Thread), ob der AVR so mitmacht, oder ob ich mit Amplifier (INA128) arbeiten muss



Wenn dir das mit genug aufwand gelungen ist dann hast du die Möglichkeit einigemaßen Genau zu messen (ca. 0.1!C) aber dann hast du immernoch das Problem das der Messwandler ebenfalls anfällig für Temperaturschwankungen ist und ebenfalls eine Nichtlinearität aufweist die ausgeglichen werden muß.


Wobei man bei 10 Messungen über einen Algorithmus ausbrecher in der Messung finden und bereinigen kann.



Wenn das auch geschafft ist wirst du merken das deine Schaltung schon recht umfangreich ist aber brauchbar bis zu "echten" 0.1°C da die Grundabweichung mittlerweile in diese Richtung geht.
Natürlich kommt dann die Erkenntnis das man jede Schaltung abgleichen also Eichen muß damit sie überhaupt stimmt.


man Lake Shore



Nun kannst du dich den Alltäglichen Problemen der Temperaturmessung widmen.

Schwarze Fühlergehäuse mögen kein Glühlampenlicht weil "Schwarz und Infrarotreiches Licht......"

Unterschiedliche Luftfeuchten machen ebenfalls dass Messen zur Qual wenn man fein auflöst.
Von Luftbewegungen mal ganz zu schweigen (Siehe Anemometer auf Tempfühlerbasis)

Bei Feststoff- und Flüssigkeitsmessungen gibt es da ähnliche Pobleme.


Jo, wobei es hier auch auf den Fühler ankommt. Auch hier wieder, wer lesen kann ist klar im Vorteil.


Die einfache Messung habe ich mit nem KTY81-120 hier auch am laufen, die is mir aber zu ungenau, bzw. ich will dass so genau wie möglich haben (und das unabhängig vom Sensor).

Die Betonung liegt auf unabhängig vom Sensor. Wenn ich hier einen PT1000 anklemme, soll er mir auch den Widerstand genau ausgeben.
Oder mit anderen Sensoren (z. B. Druck) soll das ganze auch funktionieren.
Hierbei steht in meinem Roadmap auch die Justierbarkeit des Stromes über eine Transistorschaltung.



Wie du siehst bist du nicht der einzige der sich mit der Thematik auseinandergesetzt und dabei gelernt hat also kannst du den Schwanzvergleich mit deinem Bekannten gleich abbrechen.
Ich zb. Arbeite im Automotiven Bereich aber ich trage das nicht als Schild vor mir her weil ich es nicht nötig habe wie nen Brüllaffe mit den Eiern in der Hand duch den Wald zu rennen :wink:
Wenn man so dick aufträgt dann sollte man ne vernünftige Zeichnung liefern können und nicht ne halbe (Es geht um Vollständigkeit und nicht um Handzeichnung).
Gleiches gilt für die Problembeschreibung.


Hätte ich gewusst, dass du dich scheinbar persönlich damit angegriffen fühlst, hätte ich nix gesagt, und dich in dem glauben gelassen, dass du alles weißt.
Die Erklärung diente lediglich dazu, zu untermauern, dass es so funktioniert. Ich könnte das ganze aber auch mit einer 4-Leitungsmessung machen, allerdings hier die konstante Stromquelle.
Und zur Skizze, ich wiederhole noch einmal: "Wer lesen kann ist klar im Vorteil", denn:



...messen (siehe stark vereinfachte (!) Skizze).


Ich weiß, wie hektisch es in der Automotive Industrie zugeht, vor allem bei den Zulieferern, aber die Zeit, einen kompletten Schaltplan aufzuzeigen hatte ich schlicht und ergreifend (noch) nicht. Wollte gegen Wochenende mit einem Platinenlayout anfangen und dann evtl. hier mit RoadMap mal posten, da dies nur ein kleiner Teil eines Gesamtprojektes ist.



Das es erstmal ein KTY81 sein soll ist dagegen einleuchtend denn die sind Preiswert.
Die Messmethode über Konstantstrom ist altbekannt und wenn du schon auf hohe Auflösung setzt dann verstehe ich nicht warum du nen 120er statt dem genaueren 110er nimmst und warum die nicht die 200er Reihe statt der 100er nimmst um zum einen den Einfluss der Eigenerwärmung zugunsten der besseren Auflösung zu tauschen.

Hier die Datenblätter zum Vergleich.
KTY81-1 Serie (http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/datasheets/KTY81-1SERIES_3.pdf)
KTY81-2 Serie (http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/datasheets/KTY81-2SERIES_4.pdf)


Jo, stell dir vor, das weiß ich. Wenn du aber den Keller mit 120ern voll hast, kaufst du dir zum testen erstmal keine anderen. Klingt vielleicht doch einleuchtend?



Ansonsten kann ich noch eine relativ günstige Alternative mit dem LM35 empfehlen.
Die Kennlinie ist schon korrigiert und die standardabweicung ist leicht kompensierbar.
Mit einem kleinen Schltungskniff läst sich dieser Fühler auch als 2-Drahtfühler betreiben obwohl es bei Präziseren Messungen auf eine Ader mehr auch nicht mehr ankommt.


Das ist jetzt der erste Tipp von dir, für den ich mich bedanke. Nach 5 Threads endlich mal brauchbar Information.



Nun überleg erstmal welche Auflösung und Genauigkeit du überhaupt brauchst.
Besorg dir nen Geeichtes Vergleichmessgerät mit passender Auflösung und schau selber was überhaupt noch Sinn macht und was nicht.


Zum testen der Schaltung 10bit am Sensor langen erstmal, 16bit ADC liegt schon bereit. Wie gesagt, so genau wie möglich (da komplett sensorunabhängiges vorhaben).
Vergleichsgerät, siehe oben (Lake Shore).



Ich wett nen Ei das du auch bei 0.5-0.1°C hängen bleibst :wink:


Mal sehen, wie gesagt, letztendlich will ich mich hierbei auf keine Temperaturmessungen versteifen.

Grüßle

Michl

[Ratber]

Ah,ja.

Dann viel Vergnügen und halt dich gut fest :wink: