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5.1.2.4 Hochohmige Widerstände am ADC

Erstellt ab 19.01.2009

Mit der Picaxe kann man ja auch analoge Messwerte aufnehmen. Am einfachsten ist es, dazu ein Poti als Spannungsteiler vor den Analogeingang zu schalten. Je nach Typ der Picaxe kann man dann grob etwa bis 160 / 255 / 1024 Wertigkeiten einlesen, unterscheiden und weiterverarbeiten.

Hier einmal die einfachste Möglichkeit dazu:



Wie du siehst, kannst du ein Poti mit einem Wert von etwa 10k bis 100k direkt anschließen. Jedoch muss du bedenken, dass die Messung immer schlechter abläuft, je größer der Potiwert ist.

Bei etwa 100k ist dann Schluss, dann wird es langsam und ungenau.

Was ist denn aber nun, wenn du einen größeren Widerstandswert einlesen musst ?
Wenn der Eingangswiderstand also viel größer als 100k ist ?

Nun, da kannst du einen Operationsverstärker vorschalten, den du als Spannungsfolger schaltest:



Dazu kannst du jeden Standard-OP verwenden. Du führst einfach den Ausgang des OPs an den invertierenden Eingang zurück und erhälst ganz ohne Rechnerei mit dem Taschenrechner eine Verstärkung von "1".

Das bedeutet, dass hinten am OP genau die Spannung wieder herauskommt, die vorne eingegeben wurde.

"Was soll denn der Quatsch ?" Werden viele fragen. "Eine Verstärkung von 1 ?"

Nun, der OP ist in der Lage, je nach Modell sehr viel Strom zu liefern. Jedenfalls genug Strom, um die Messung mit dem ADC-Eingang der Picaxe vernünftig ablaufen zu lassen.

Überlegen wir uns mal den Strom bei dem 1M-Poti:

Wenn es auf Mittelstellung gestellt ist, können nur so um die "Pi mal Daumen"

U = R * I     ==>    U / R = I    ==>   5 Volt / 500000 Ohm = 0,00001 Ampere

fließen.

Diese 10µA sind aber zu wenig, um die Messung am ADC in der Picaxe sauber, schnell und genau ablaufen lassen zu können.

Daher werden sie durch den Spannungsfolger geschickt, der dann rein theoretisch je nach OP sogar mehrere Ampere fließen lassen könnte, ohne die angelegte Spannung zu verfälschen.

Ein als Spannungsfolger geschalteter Standard - OP liefert also auf alle Fälle genügend Strom, um die Messung vernünftig durchführen zu können.

Und:

Die Messung hat so geringe Rückwirkungen auf die angelegte Originalspannung, dass wir diese Rückwirkung ruhig vernachlässigen können.

Bitte verwende für Versuche einen sogenannten "rail to rail" - Operationsverstärker. Die normalen OPs funktionieren nicht von komplett Null bis zur Betriebsspannung und damit würdest Du keine Freude haben.


Durch den "Trick" mit dem OP, ist es auch möglich,  eine  Wheatstonesche Messbrücke auszuwerten, naja, jedenfalls in gewissem Umfange.

Dazu kann man sich im einfachsten Fall einfach zwei ADCs hernehmen und baut dann eben zwei Spannungsfolger mit je einem OP ein:



Auf diese Weise kann man auch hochohmige Messbrücken erstellen und die Besonderheit daran ist, dass man auch negative Messwerte  erzeugen  kann.

Die beiden ADC-Werte sind natürlich immer positiv. Aber je nach ihrem Verhältnis zueinander kann dann auch negative Brückenspannung "U-m" erfasst werden. (U-m = "U-Messwert")

Aufgabe:

Wie muss ein Picaxe-Programm beschaffen sein, um die entstehende Brückenspannung "U-m" richtig  zu interpretieren, um dann weiter verarbeitet werden zu können ?


Viel Vergnügen mit hochohmigen Eingängen,



 

 

 


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