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Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
18.12.2018, 13:05
Beitrag #1
Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
Hi,
ich möchte eine Spannung über einem Widerstand messen.
4-20mA fließen durch diesen Messwiderstand nach GND.
Jetzt dachte ich eigentlich, dass es am besten sei, den Widerstand so zu wählen, dass ich über ihm einen möglichst großen Spannungsbereich (natürlich bei U<=Vcc) bekomme, damit die Auflösung höher ist. Ist das richtig, oder gibt es da Ausnahmen?


/*
HINTERGRUND DER FRAGE
Ich habe mal in einem Forum gelesen, dass der Arduino ab einer gewissen Spannung eh "von vorne" anfängt zu messen, oder irgendwie so in der Art.

Der Typ der das schrieb meinte, es würde nicht zwangsläufig eine höhere Auflösung ergeben, wenn man einen größeren Spannungsbereich messe.
Leider finde ich den Beitrag nicht mehr, in dem das beschrieben war.
Kann mir das jemand erklären? Macht das überhaupt Sinn?
Hat das etwas damit zutun, ob die interne 1.1V Referenzspannung benutzt wird?
*/
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18.12.2018, 13:59
Beitrag #2
RE: Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
Dann ist es sinnvollsten, wenn Du den Widerstand mit R = 5V / 20 mA = 250 Ohm nimmst (ausmessen).
Das setzt voraus, dass Du 5V (Betriebsspannung) als Referenzspannung benutzt. Bei 1,1 V wird der Widerstand entsprechend kleiner.

Da die Betriebsspannung nie genau 5V ist, kannst Du auch die Betriebsspannung Deines Arduino vor der Messung bestimmen.

Das mit dem wieder von vorn anfangen, würde ich einfach als Unsinn betrachten.

Gruß Tommy

"Wer den schnellen Erfolg sucht, sollte nicht programmieren, sondern Holz hacken." (Quelle unbekannt)
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18.12.2018, 18:43
Beitrag #3
RE: Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
Hallo,
Tommy hat es schon gesagt.
Das mit dem von vorn anfangen halte ich auch für Quatsch.
Und der Widerstand ist idealer Weise ein 250 Ohm.
Allerdings ist der etwas schwerer zu beschaffen, oder etwas teurer als der Standart.
Deswegen wird auch häufig ein 249 Ohm Metallschicht mit 1% genommen.
Damit ist die Spannung aber nur 4,98 V.
Gruß, Markus

Immer in Stress
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18.12.2018, 23:53
Beitrag #4
RE: Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
(18.12.2018 18:43)Chopp schrieb:  Hallo,
Tommy hat es schon gesagt.
Das mit dem von vorn anfangen halte ich auch für Quatsch.
Und der Widerstand ist idealer Weise ein 250 Ohm.
Allerdings ist der etwas schwerer zu beschaffen, oder etwas teurer als der Standart.
Deswegen wird auch häufig ein 249 Ohm Metallschicht mit 1% genommen.
Damit ist die Spannung aber nur 4,98 V.
Gruß, Markus

...man kann aber auch einen 220R nehmen der ein Standarwert ist, dann werden zwar nicht alle Werte bis 1023 benutzt aber bei 20mA werden immer noch 900 Digits gemeldet. Zum einen kann man sich bei den Distris heute fast jeden Wert kaufen wie z.B. einen mit 249R und die Welt ist wieder in Ordnung.

ABER was hier noch gar nicht besprochen wurde ist die Stabilität der Versorgungsspannung beim Arduino die beim 5V Messbereich ja auch als Referenzspannung dient. Wenn man den Ardi nur per USB versorgt kann man das messen schlichtweg vergessen weil die USB Spannung zu sehr schwankt. Also muß man den Ardi per Klinkenstecker mit 9...12V versorgen damit der 5V Regler auf dem Board auch sicher regeln kann.
Wenn man also keine stabile Referenzspannung zur Verfügung hat dann ist die CPU interne Vref mit ~1,1V Goldrichtig... ist zwar stabil aber mit einer Streuung behaftet. Wenn wir wieder das Beispiel mit dem Stromschleifensensor (4-20mA) nehmen dann wäre hier ein 49,9R Widerstand die richtige Wahl. Zudem kommt das auch dem den Strom liefernden Sensor zu gute da ma hier auch auf den nötigen Spannungsabfall über dem Sensor achten sollte.
Und das Hauptthema in Sachen ADC...jeder ADC muß geeicht werden weil sonst heißt es "wer mist mist Mist". Von daher führt kein Weg dran vorbei dem ADC eine genau bekannte Spannung an den Eingang (evtl. mit vorgeschaltetem Spannungsteiler) zu legen um sich den zugehörigen Digitalwert anziegen zu lassen. Und danach wird dann der Umrechnungsfaktor im Sketch bestimmt. Alles andere ist "schätzen".
Früher hatten die ADC's separate Abgleicheingänge für Full-Scale und Offset also den Nullspannungswert...das ist jedoch bei den in die CPU integrierten ADC's Geschichte... Wenn ich das Innenschaltbild vom 328P richtig lese dann kann man die Referenzspannung am AREF Pin messen. Somit wäre Vref bekannt.
Soviel mal dazu vom Elektroniker
lgbk

1+1 = 10 Angel ...und ich bin hier nicht der Suchmaschinen-Ersatz Dodgy...nur mal so als genereller Tipp..
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19.12.2018, 09:54
Beitrag #5
RE: Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
(18.12.2018 23:53)Bitklopfer schrieb:  Und das Hauptthema in Sachen ADC...jeder ADC muß geeicht werden ...
[Klugscheißer-Modus]Eichen dürfen nur offizielle Stellen, wir Normalsterblichen müssen das "kalibrieren" nennen.[/Klugscheißer-Modus]
Das Vergleichsmessgerät sollte auch um einige Genauigkeitsklassen besser sein, als das Zielmessgerät.

Es gibt auch externe Referenzspannungsquellen. Bei meiner lag ein Zettel mit den genauen Werten bei.

Gruß Tommy

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19.12.2018, 13:38 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 19.12.2018 13:43 von Bitklopfer.)
Beitrag #6
RE: Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
(19.12.2018 09:54)Tommy56 schrieb:  
(18.12.2018 23:53)Bitklopfer schrieb:  Und das Hauptthema in Sachen ADC...jeder ADC muß geeicht werden ...
[Klugscheißer-Modus]Eichen dürfen nur offizielle Stellen, wir Normalsterblichen müssen das "kalibrieren" nennen.[/Klugscheißer-Modus]
Das Vergleichsmessgerät sollte auch um einige Genauigkeitsklassen besser sein, als das Zielmessgerät.

Es gibt auch externe Referenzspannungsquellen. Bei meiner lag ein Zettel mit den genauen Werten bei.

Gruß Tommy

[Obermodus]
...dann darf ich das auch so sagen, bei uns in der Firma war ich die offizielle Stelle um die ADC's zu eichen...[/Obermodus] Big GrinBig GrinBig Grin

Ja Massa, nur für einen 10Bit ADC braucht es keinen großen Aufriss... vor 35 Jahren hatten wir da schon 12Bit ADC'S im Einsatz wo man schon auf's 1/10mV ging bei der Eichspannung. Später gab es dann diese Quelle.
Ja der AD584 sieht gut aus...scheint was neueres zu sein als die REF01...REF03 Serie...

lgbk

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19.12.2018, 16:25 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 19.12.2018 16:42 von Mosi.)
Beitrag #7
RE: Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
Im Auslieferungszustand verwendet ein Atmega-Prozessor, also auch ein Arduino immer die Betriebsspannung als Referenzspannung. mit dem Befehl "analogReference(INTERNAL);" schaltet man auf die interne, wesentlich genauere Ref-U-Quelle um, meines Wissens beträgt diese 2,56 V (bitte mich nicht festnageln, googlen!) Also R = 2,56V / 20 mA = 128 Ohm. Nimm einen 120Ohm/1% (ist ein Standardwert) und skaliere (z.B. mit map) den Messbereich. Voila: das ist schon recht genau.
Gruß, Rene

Kleine Korrektur: Die int. Ref-U-Quelle ist nicht wesentlich genauer, sondern wesentlich stabiler. Und das kommt letztendlich auf die Art deiner Spannungsversorgung für den Arduino an.
Gruß, Rene
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19.12.2018, 17:35
Beitrag #8
RE: Wie misst man korrekt mit dem Arduino ADC?
(19.12.2018 16:25)Mosi schrieb:  Im Auslieferungszustand verwendet ein Atmega-Prozessor, also auch ein Arduino immer die Betriebsspannung als Referenzspannung. mit dem Befehl "analogReference(INTERNAL);" schaltet man auf die interne, wesentlich genauere Ref-U-Quelle um, meines Wissens beträgt diese 2,56 V (bitte mich nicht festnageln, googlen!) Also R = 2,56V / 20 mA = 128 Ohm. Nimm einen 120Ohm/1% (ist ein Standardwert) und skaliere (z.B. mit map) den Messbereich. Voila: das ist schon recht genau.
Gruß, Rene

Kleine Korrektur: Die int. Ref-U-Quelle ist nicht wesentlich genauer, sondern wesentlich stabiler. Und das kommt letztendlich auf die Art deiner Spannungsversorgung für den Arduino an.
Gruß, Rene

...kommt darauf an welchen Arduino man einsetzt, der Mega hat auch wahlweise die 2,56V... siehe hier.
lgbk

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