AX81 - Spannungsmessung ADC (AD-Conversion)

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ZX-Heinz
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AX81 - Spannungsmessung ADC (AD-Conversion)

Beitrag von ZX-Heinz » 17.01.2017, 17:21

"Spannungsmessung mit dem AX81" soll eine eigene Rubrik werden, um diese Fragen nicht mit sonstigen AX81-Themen zu vermischen.
Mit dem folgenden Programm von Jörg Wolfram lässt sich eine an Pin40 = ADC0 = PA0 anliegende DC-Spannung messen. (Maximale Messspannung: 5V!!)

10 POKE 32380,64
11 POKE 32378,199
12 LET C= PEEK(32376) + 256 * PEEK(32377)
13 LET C= C/204.8
13 PRINT AT 0,0;C;"V "
14 PAUSE 50
15 GOTO 10

Die Genauigkeit beträgt laut Datenblatt 10Bit = 1024, also 3-stellige dezimale Genauigkeit. Angaben zum Innenwiderstand habe ich im Datenblatt nicht gefunden. Aus Strom- und Spannnungsmessungen habe ich einen Innenwiderstand: Ri=12kOhm/V :( ermittelt. Dies ist ein sehr schlechter Wert, der das Messergebnis stark verfälschen kann. Die zu messende Spannungsquelle muss also immer recht niederohmig sein. Dafür lassen sich insgesamt acht :D Spannungen (PA0...PA7) gleichzeitig messen!

Weitere Details und Erklärungen zum Programm in der Anlage.
Spannungsmessung mit dem AX81.pdf
(130.26 KiB) 10-mal heruntergeladen

tofro
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Re: AX81 - Spannungsmessung ADC (AD-Conversion)

Beitrag von tofro » 17.01.2017, 17:43

Ich habe dazu das gefunden:
The ATmega328P datasheet has this info way in the back: Table 28-16 (page 328). The analog input resistance is claimed to be 100 Mohms.

During an actual sample, the input resistance is temporarily a lot lower as the sampling capacitor is charged up so it is recommended that whatever you connect to the A/D have an output impedance of 10k or less for best accuracy.
Das deckt sich ungefähr mit dem, was du schreibst.

Wenn ich's noch recht weiss, wird der AX81 auch noch übertaktet, was die Sache nicht besser macht.

Wenn du extrem "langsame" Analogwerte wie eine Batteriespannung messen willst, kannst du mit einem Kondensator am Analogeingang genug Energie speichern, um auch mit den 10k klar zu kommen.

Hier, http://www.openmusiclabs.com/learning/d ... tmega-adc/ ist ein schöner Artikel dazu.

Tobias
"On two occasions I have been asked, 'Pray, Mr. Babbage, if you put into the machine wrong figures, will the right answers come out?' ... I am not able rightly to apprehend the kind of confusion of ideas that could provoke such a question."

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ZX-Heinz
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Re: AX81 - Spannungsmessung ADC (AD-Conversion)

Beitrag von ZX-Heinz » 17.01.2017, 19:42

Hallo Tobias,
Dein Beitrag ist für mich sehr erhellend. Danke! Die Vorschläge im link - insbesondere die Softwarevariante - werde ich gleich noch ausprobieren.
Gruß, Heinz

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Re: AX81 - Spannungsmessung ADC (AD-Conversion)

Beitrag von PokeMon » 17.01.2017, 20:09

ZX-Heinz hat geschrieben: Aus Strom- und Spannnungsmessungen habe ich einen Innenwiderstand: Ri=12kOhm/V :( ermittelt. Dies ist ein sehr schlechter Wert, der das Messergebnis stark verfälschen kann.
Mit einem guten Operationsverstärker als Spannungsfolger bekommt man das sicher schnell in den Griff. Gibt Exemplare, die mit ein paar hundert pA auskommen. Da ist man dann ohne Probleme im Giga-Ohm Bereich. Wobei das Problem dann wieder die Signalzuführung ist, braucht man wahrscheinlich ein abgeschirmtes Kabel. :wink:
Wer seinen Computer ehrt, lebt nicht verkehrt.

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ZX-Heinz
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Re: AX81 - Spannungsmessung ADC (AD-Conversion)

Beitrag von ZX-Heinz » 17.01.2017, 20:50

Hallo Tobias,
praktische Experimente haben noch nicht den erwünschten Erfolg gebracht:
1. Exp: (Software)
10 POKE ADMUX, 64
20 POKE ADCSRA, 135 (ADC "ON", noch keine Messung)
30 PAUSE 200
40 POKE ADSRA, 199 (jetzt Messung)

Insgesamt ergab sich kein Unterschied zur sofortigen Messung.

2. Exp: (Eingangskapazität) Mit 500pF bis 3.5nF an PA0, Messspannnung über 10k angelegt: Ruhigere Anzeige in dritter Dezimalstelle, aber i.w. gleiche Werte.

Vielleicht ist doch ein Register noch nicht richtig gesetzt. Bei offenem Eingang wird Vref angezeigt, bei Eingang über 10k an Masse wird statt 0V der Wert 1,08V angezeigt. Es scheint so, als wird der Messpin intern über 2-5k auf Vref=5V gezogen, und das die Eingangsspannung dagegen ankämpft. Das ist auch bei anderen Pins (z.B. PA1) genau so. Vielleicht kannst Du die Versuche mit:
a) offenem Eingang
b) Eingang über 1k-10k gegen Masse
wiederholen?
Gruß, Heinz

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Re: AX81 - Spannungsmessung ADC (AD-Conversion)

Beitrag von ZX-Heinz » 17.01.2017, 21:38

PokeMon hat geschrieben:
ZX-Heinz hat geschrieben: Aus Strom- und Spannnungsmessungen habe ich einen Innenwiderstand: Ri=12kOhm/V :( ermittelt. Dies ist ein sehr schlechter Wert, der das Messergebnis stark verfälschen kann.
Mit einem guten Operationsverstärker als Spannungsfolger bekommt man das sicher schnell in den Griff. Gibt Exemplare, die mit ein paar hundert pA auskommen. Da ist man dann ohne Probleme im Giga-Ohm Bereich. Wobei das Problem dann wieder die Signalzuführung ist, braucht man wahrscheinlich ein abgeschirmtes Kabel. :wink:
Für weitere Anbauten ist der AX81 nicht vorgesehen. Und eine riesige externe Beschaltung möchte ich auch nicht. Eine 5-10% Genauigkeit reicht für die meisten Anwendungen wahrscheinlcih auch aus. Aber darunter sollte es dann auch nicht sein.

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