Ok, gehen wirs an, wird spannend in jedem Fall.

Fangen wir nochmal mit der Uhr an:
Du hast die Aufgabe gedreht, der Stundenzeiger ist nicht der ADC, der ist das zu messende Signal. Das Ziffernblatt ist der ADC.

Nehmen wir an, das Ziffernblatt ist ein 4bit AD Wandler. 0-16 sozusagen. Wir nutzen halt nur 12 Werte, ist aber egal.

Der Zeiger steht nun zw. 8 und 9 Uhr.

Was gibt unser AD Wandler aus? 8 oder 9 - das hängt wohl ein bisschen von Schaltschwelle und vom Rauschen ab.
Gut, sagen wir er steht bei 8:42, die Schaltschwelle ist immer bei 30 und daher messen wir 9 Uhr weil unser Rauschen 0 ist.

So, und ich sage dir, wenn wir jetzt ofter messen und eine Störung einbringen, kannst du die Uhr mit genau dieser "Ziffernblatt ADC Hardware" genauer auslesen.


Wie das geht:
Erstmal nimm die Batterie der Uhr raus. (Kriterium dass die zu messende Größe sich nur langsam ändert und wir sonst nicht mit dem Messen nachkommen - wir Menschen sind verdammt langsam).

Ich gebe dir einen Würfel (der Würfel ist unser Rauschen, was ein weiteres Kriterium ist 1=0min, 2=6min, 3=12min etc.)
die 6 Minuten sind jetzt eine willkürliche Annahme, aber 6x5=30 also mindestens 30min, was unserem 1/2 LSB entspricht. Es ginge auch mit 6,42
etc.
bis 11,999999999 12 etc. maximal halt 1 lsb in eine Richtung. Wenn a bisserl was drübergeht, is auch nicht schlimm (g. Normalverteilung). Aber damit wir das spielen können, nehmen wir einfach an, unser Rauschen hüpft in 6er Schritten herum.

Du würfelst (darfst aber nicht auf die Zahl sehen - damit du dich nicht selbst beinflußt - den das Rauschen kennen wir ja nicht genau) ich drehe die uhr um die errauschten Minuten abwechselnd vor und zurück (wechseln nach jedem Wurf / Rauschen nicht nur positiv sonst hast du einen offsetfehler)

Wenn du das zu messende Signal nicht ändern willst, kein Problem. Dreh einfach das Ziffernblatt unter dem Zeiger, dann ändert sich nur deine Messreferenz, nicht Dein zu messendes Signal.


Dann sage ich dir, was der ADC ausliest (jeweils 8 oder 9). Wenn wir nun ein paar dieser Durchgänge machen, eben z.B. 4 dann kannst du vielleicht schon erkennen, dass öfter 9 als 8 rauskommt (statistische Fehler möglich bei dieser niedrigen Messrate).
Jetzt machen wir das 16x, 64x etc.
Du wirst sehen, das Ergebnis wird immer genauer denn das Rauschen neutralisiert sich. Wenn du es nicht glaubts, nimm einen analogen "UHR ADC" und einen Würfel und probier aus, was für eine Zeit angezeigt wird wenn du immer nur 8 oder 9 ausliest.

Weiters mußt du bedenken, dass sich das Rauschen nicht an feste Stufen hält, sondern eben alle möglichen Werte in diesem Bereich abdeckt (Siehe Ameisen am Fernsehr - aber wenn du diese aufsummierst, Schwarz und Weiß und was dazwischenliegt, wird es ein schönes graues Bild - nach längerem summieren)

Natürlich hast du mit den 6 Stufen nicht die großartige Erhöhung der Auflösung zu erwarten aber sie wird immerhin schon 10min.

Wenn du nun dein Rauschen nun realer machst (Würfel mit 1000 Seiten - sei dahingestellt, ob es den gibt) wirst du mit der Menge der Messungen automatisch immer genauer.

Soweit das Beispiel zum nachspielen.

Ich hoffe, dass ich heute am Abend noch Zeit finde, dann mach ich mal einen kleinen Schaltungsentwurf an dem wir weiterdiskutieren können.




Das mit dem Bild funktioniert nicht, keine Frage. Du hast ein Messergebnis und kannst nicht mehr messen - Das kann man drehen und wenden wie man will.




Anders wenn du noch die Kamera hast mit der du das Bild machst. Durch Verschiebungen parallele Verschiebungen des CCD ist es theoretisch möglich, weitere Bilder zu machen die natürlich etwas andere Pixel zeigen und daraus schlussendlich Zwischenpixel zu generieren, in der Praxis ist dies halt ziemlich schwierig und nat. auch eher langsam.




Noch mal zum Uhrenspiel: Die erste Messung war sauschnell, du weiß, es ist 9. Ist zwar nicht genau, aber immerhin.

Das Oversampling wird dir sagen, es ist 8:40, allerdings dauert das halt (für uns Menschen besonders, deswegen nochmal Batterie raus).

Hast du bei einem 10bit ADC schon mal ein Avaraging gemacht weil der Messwert hinten a bisserl zappelig war? Das war Rauschen....

lg

Alex