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Thema: Sensorsignal von 0..5V in Bereich von -2,048V bis +2,048V umwandeln?

  1. #1
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Sensorsignal von 0..5V in Bereich von -2,048V bis +2,048V umwandeln?

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    Hallo zusammen,

    meine IR-Sensoren liefern ein Signal von 0V bis 5V je nach Abstand zum Objekt.
    Nun habe ich diese an einen MCP3428 angeschlossen, um das Signal von Analog in Digital bzw. I²C umzusetzen. Funktioniert soweit auch ganz gut, nur leider hat der MCP3428 einen Eingangsbereich von -2,048V bis +2,048V. D.h. ich kann im Moment nur einen Teil meines Sensors auswerten, da alles über 2,048V vom Chip nicht mehr aufgelöst wird.

    Frage: Gibt es eine einfache möglichkeit das Signal von 0V bis 5V entsprechend umzusetzen, dass es von -2,048V bis +2,048V reicht?

    - - - Aktualisiert - - -

    OP Differenzverstärker- Schaltung? x-2,048V reicht zwar nicht ganz über den Bereich da MCP3428 nur 4V Eingangsbreite hat.
    Nur gibt es überhaupt OPs die man nur mit +5V betreiben kann, denn eine +/-12V Spannung habe ich nicht.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von malthy
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    Hi,

    ich hab nur einmal kurz ins Datenblatt vom MCP3428 geguckt und sehe auf die Schnelle ehrlich gesagt keinen Grund, warum Du den negativen Eingang nicht auf Masse legen können solltest. Du musst dann nur noch dafür sorgen dass Dein Sensorsignal nicht größer wird als die interne Referenz des ADCs, also 2.048V wenn ich das richtig sehe. Das würde bedeuten dass Du Dein Signal mit einem Spannungteiler mit einem Verhältnis von 5V/2,048V so konditionieren kannst, dass es mit dem ADC messbar ist. Wenn ich da gerade nichts übersehe ...

    Gruß
    Malte

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von HannoHupmann Beitrag anzeigen
    Nun habe ich diese an einen MCP3428 angeschlossen, um das Signal von Analog in Digital bzw. I²C umzusetzen. Funktioniert soweit auch ganz gut, nur leider hat der MCP3428 einen Eingangsbereich von -2,048V bis +2,048V. D.h. ich kann im Moment nur einen Teil meines Sensors auswerten, da alles über 2,048V vom Chip nicht mehr aufgelöst wird.

    Frage: Gibt es eine einfache möglichkeit das Signal von 0V bis 5V entsprechend umzusetzen, dass es von -2,048V bis +2,048V reicht?
    Ich möchte mal wetten, daß der MCP3428 (wie eigentlich alle Chips) keine negativen Spannungen (bezogen auf seine negavtive Versorgung) am Eingang mag.

    Ich würde einfach zwei Widerstände als Spannungteiler einsetzen.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von malthy
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    Du verlierst allerdings vermutlich 1 Bit Auflösung wenn Du wie oben beschrieben gegen Masse misst.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Eine Spannung, die sich außerhalb des Versorgungsspannungsbereichs bewegt, würde ich auch nicht an einen HL anschließen.

    Wäre ein OPV, der mit seiner Ausgangsspannung genau an die Versorgungsspannung kommt (ich glaub, das müsste Rail-to-Rail-Typen sein?) eine Idee? Vielleicht könntest du das Nutzsignal gleichzeitig als negative Spannungsversorgung nutzen. Schwankende Versorgungsspannung ist einem OPV bei richtiger Beschaltung weitgehend egal, wenn ich in Elektronik richtig aufgepasst habe.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Crazy Harry
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    An was ist denn dein MCP angeschlossen ? Hat dein Controller keinen eigenen AD ?
    Ich programmiere mit AVRCo

  7. #7
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    @Matly Spannungsteiler wäre natürlich auch eine einfache Lösung. Dann würde ich aber ein wenig an der Genauigkeit verliehren. Allerdings arbeitet der IR-Sensor selbst auch als Spannungsteiler, so dass ich nur von 3V auf 2,048V kommen müsste. Da der MCP die Spannungen über 2,048V einfach ignoriert, könnte ich auch auf die letzten 0,952V Verzichten. Damit könnte ich den Bereich 0 bis ca. 30cm nicht erfassen. Das hatte ich überlegt zu vermeiden und wollte erst abschätzen, wieviel Aufwand es bedeutet über den ganzen Sensorbereich zu messen. Allerdings gibt der Hersteller für den GP2Y0A02YK0F einen Messbereich von 20cm bis 150cm an. Sprich es sind dann eh nur 10cm die ich nicht erfassen kann.

    Die Messkurve (Volt vs. Distance) fällt erst bei 20cm halbwegs vergleichbar zu einer Exponentialfunktion. Daher wäre es eh schwierig die gemessenen Werte in eine saubere Distanzangabe umzusetzen.


    Die Kurve aus dem Datenblatt habe ich jetzt mit y = 60,626x^(-1,18 approximiert, damit habe ich zwar noch immer Abweichungen von bis zu 6,5cm aber im Mittel nur 0,3cm. Eine Polynomische Funktion dritten oder vierten Grades wollte ich mir dann doch nicht antun, zumal mein µC dann sehr lange damit beschäftigt ist die Werte umzurechnen.

    EDIT: Das schönste ist, dass ich Holzkopf ja sogar einen besser passenden AD-Wandler rumliegen habe der mir die 3V ohne Probleme umsetzen kann. Sowas liegt halt im Materiallager und wird vergessen. Wenigstens weiß ich es jetzt und habe die Chips in meine Lagerliste aufgenommen.


    @Klebwax der MCP scheint da sehr spezielle Bedürfnisse zu haben, der ist nämlich genau dafür ausgelegt, was mir erst zu spät aufgefallen ist. Dieser Chip ist wohl eher für die AD Wandlung von Drucksensoren gedacht und nicht für AD Messungen.
    @Crazy Harry: Genau das ist mein Problem, die Propeller Chips haben zwar 8 Kerne aber keine eigenen AD Wandler. Daher muss ich alle meine Sensoren über I²C einbinden.
    Geändert von HannoHupmann (22.03.2015 um 09:00 Uhr)

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