Wie versorgt man Sensor, ADC, µC?

"Florian Rist" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Es gibt ein EvaluationBoard mit Beispiellayout wohl nicht umsonst mit 4 Lagen, und Hinweise im Datenblatt: LAYOUT

POWER SUPPLIES

The ADS1210/11 requires the digital supply (DVDD) to be

no greater than the analog supply (AVDD) +0.3V. In the

majority of systems, this means that the analog supply must

come up first, followed by the digital supply. Failure to

observe this condition could cause permanent damage to the

ADS1210/11.

Da dein Drucksensor ratiometrisch arbeitet, ist die Ableitung der Versorgungsspannung per OpAmp x 2 aus der Referenz wohl klug.

20 bit genaue Widerstaende wird schon schwierig, so genaue OpAmps sind reinfacher, ich hoffe du brauchst keine 20 bit absolut, sondern nur relativ.

Sicher, aber der Ausgang des Oszillators wird nicht ueberschwingen, sondern die Induktivitaet der nicht-angepassten Leitung, du solltest also keinen C nehmen, sondern einen Serien-R.

Deine Magnetventile sorgen ja schon mal fuer gute Stoerungen. Schaltnetzteile ebenso.

Ich wuerd die 12V filtern (RC-Kombination) und regeln

+----+ --R--+--|7808|-+-- | +----+ | Elko | 100nF | | | -----+----+----+--

und dann daraus die 5V ableiten: 7805 Digital, 7805 Analog und

2 x VRef per OpAmp an 8V fuer den Sensor wobei ich von Analog zu Digital eine Schottky-Diode legen wuerde, um die Datenblattanforderung einzuhalten.

Ich daempfe lieber mit RC-Kombination als mit Spule und Elko, weil eine Spule zu sehr klingelt.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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Fuer einen 24Bit Wandler? ROTFL.

Also ich hab schon 20Bit auf einer Platine mit einem Trafo geschafft. Wandler und Digitalteil hatten natuerlich einen eigenen Spannungsregler. Der Massefuehrung habe ich ganz besondere Aufmerksamkeit geschenkt und der Wandler ist in einem kleinen Blechgehaeuse. Trotzdem musste ich die Platine nochmal neu machen weil die Masse beim erstenmal noch nicht gut genug verlegt war.

Im uebrigen wuerde ich empfehlen nur dann zu messen wenn die Magnetventile nicht schalten muessen.

Olaf

Hallo MaWin"

Ja, ich weiß ist aber zu teuer... In dem PDF dazu ist leider nur ein Teil des Layouts abgedruckt.

Ja, hab ich gelesen, wollte drum eigentlich AVDD mit einem MOSFET schalten sobald der Digitalteil läuft. Aber Deine Idee mit der Schottky-Diode ist schlauer. Und übrigens nimmt der ADS1210/11 AVDD >

DVDD+0,3V nicht so arg krumm, ist mit einmal passiert, da war AVDD=0V und er hat's überlebt eben so wie einige längeren Latch-ups weil die am Eingang angelegte Spannung zu klein oder zu groß war. Er wird dann ziemlich heiß aber er überlebt, vielleicht mit Einbußen was die Genauigkeit angeht, möglich, aber um die Software zu entwickeln reicht's noch.

Ja, relativ reicht erst mal. Ich werde dann die ganze Geschichte dann kalibrieren, und wie gut das wird hängt dann von dem zur Verfügung stehenden Manometer ab. Angeblich haben die Kollegen vom Aerodynamiklehrstuhl da ganz was tolles... mal sehen.

Ah, OK, werd' ich probieren. Danke.

Ja, und auf den Oszi sieht man auch allemöglichen hochfrequenten Sachen, die vom µC kommen, z.B. gibt da grad einen zwei mal pro Sekunde einen Interrupt, der verursacht eine deutlich sichtbares Signal auf DVDD.

Danke, werd ich mal so probieren.

Die Entkopplung/Dämpfung mit RC ist auch im ADS2110/11 Datenblatt vorgeschlagen, dort mit 10 Ohm und 10 µF oder so.

Hast Du noch einen Vorschlag für die zwei OpAmps für die 5V Sensor Versorgung? Ich hätte grad noch zwei INA128U [1]oder einen OPA1013CN8 [2] rumliegen. Brauchbar?

Grüße Flo

[1] [2]

Hallo Olaf

Ja. :-) Ich wollt ja erst mal sehen, ob's überhaupt funktionier und ob ich die Software hinbekomme usw.

Hmm, dass die Massenführung wichtig ist hab ich ja schon oft gelesen, aber wie seiht denn die richtige aus? Das Datenblatt empfiehlt zwei Massenflächen und sie unter dem ADC zu verbinden. Anderswo kann man aber oft von sternförmiger Massenführung ohne größere Flächen lesen, scheint auch zu funktionieren. Wahrscheinlich muss man das echt ausprobieren...

Ja, das lässt sich machen. Nach jeder Messung wird entschied, ob und welche Ventile schalten müssen. Dann könnte ich den nächsten Messwert (der während des Schaltens digitalisiert wurde, verwerfen. Nur aus dem digitalen Filter des Wandlers bekomme ich die eventuell falschen Werte nicht so leicht raus. Vielleicht wenn ich ihn vor dem Schalten in den Sleep Mode schicke, da muss ich mal das Datenblatt noch mal genau lesen.

Grüße Flo

Glaubst du nicht das eine Firma die es schafft einen 24Bit Wandler zu bauen auch weiss wie man die Massen daran verbindet? Also halte dich bitte daran.

Das haengt ein bisschen davon ab was du alles auf deiner Platine hast. Ich kann dir aber nur raten dich an das Datenblatt des Herstellers zu halten.

Olaf

Hallo Florian,

Das habe ich noch nie funktionieren sehen. Wenn Du aber absolut auf getrennten Massen beharrst, siehe wenigstens haufenweise ganz kurze Bruecken-Vias vor. Ein Kunde hatte das nach langem Draengeln gemacht. Nichts lief mit den getrennten Massen und nach Zuloeten der ganzen Massetrennung mit haufenweise Kupferband war Ruhe. Danach fuehlte sich jemand angetan, ein Faesschen fuer die Gruppe auszugeben, obwohl wir nur im Scherz gewettet hatten.

Gruesse, Joerg

Hallo Olaf,

Nicht unbedingt. Just IMHO, nach ungefaehr 20 Jahren auffe Malooche.

Gruesse, Joerg

"Florian Rist" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Vielleicht noch eine Ferritperle in die Zuleitung zum Elko zum

7808.

Gute Werte.

Bei beiden schwankt die Offset-Spannung so mit der Temperatur, das 20 bit nur ueber 10 GradC Chiptemperaturaenderung drin sind, aber du wolltest ja nur relative Genauigkeit. Aber selbst der OP07A ist nicht genauer. Der MAX4238/SO8 geht nur bis 5.5V.

Masseflaeche vs. Sternverdrahtung: Auch auf einer Masseflaeche fliesst der Strom genau auf der kuerzesten Verbindung zwischen beiden Punkten, aber die Induktivitaet der Flaechenleitung ist VIEL niedriger.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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Hallo Manfred,

Der Widerstand und damit der Stoerspannungsabfall auch. Bei 24bit durchaus eine Betrachtung wert.

Gruesse, Joerg

Florian Rist schrieb:

[ASD1210, MAX6126, piezoresistiver Drucksensor ggf. mit Verstärker]

der ADS1210 ist sicher besser als der integrierte Verstärker des Drucksensors, also nimm lieber gleich den "nackten" Sensor.

AD584, eine Referenzspannungsquelle mit Anzapfungen, bietet einen sehr guten "tracking TCR" für's Geld.

Kommt auf Deinen Digitalteil an, wahrscheinlich reicht eine passive Filterung. Mit getrennten Versorgungen handelst Du Dir nur einige andere Probleme ein. Z.B. die bereits beschriebene Sache mit DVDD Im Moment die die ganze Schaltung provisorisch auf Lochraster

Da siehst Du das Sensorrauschen sehr genau .

Was willst Du denn überhaupt messen, wie sind die Anforderungen? Insbesondere die Abtastrate ist entscheidend für's Rauschen.

Ich habe die gleiche Kombination (ADC, ähnlicher Sensor) in einer hochauflösenden Anwendung ohne Klimmzüge erfolgreich am Laufen. Sogar mit einem alten 68HC11 mit externem Speicher direkt nebenan! Mit _einer_ Versorgung, auf einer doppelseitigen Leiterplatte. 20 Bit gehen nicht ganz, aber das liegt nicht zuletzt am Sensor. Laß' Dich also von Olaf nicht verunsichern.

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Muenchen (oliverbetz.de)

Warum leitest Du nicht die Referenz mit einem Spannungsteiler aus der Versorgung ab? Die Versorgung muß nur kurzfristig stabil und mit möglichst wenig Störungen sein.

Wozu brauchst Du 20 Bit.

Hast Du die Datenblätter gelesen? In [2] sind mehrere Schaltungen für Drucksensoren angegeben. Was spricht dagegen, eine davon zu verwenden?

/Jan-Hinnerk

"HOW TO GET 23 BITS OF EFFECTIVE RESOLUTION FROM YOUR 24-BIT CONVERTER"

Wir haben uns in d.c.e. schon mal vor einiger Zeit über diese Wortwahl belustigt.

Aber da steht eigentlich alles drinn.

Eine meiner ersten Taten als Jung-Ing. war es, einen 8 Bit/20 MHz ADC auf eine Europakarte zu packen (für Ultraschall-Materialprüfung in KKWs). Der Chip selbst war von TRW, sehr exotisch, fingernagel-groß und man konnte die 256 Komparatoren und den Referenzteiler-Widerstand schon mit bloßem Auge sehen, wenn man etwas kurzsichtig war. Der FAE hat uns einen Chip in einem Gießharzwürfel für die Trophäensammlung gegeben. Das Gehäuse war so ein fettes DIL-64 wie später der 68000, aber in Keramik und mit Kühlturm.

Ich wollte es ganz toll machen und hatte oben auf der Platine eine vollständige Massefläche.

Das Ergebnis bot ziemlichen Raum für Verbesserungen. Einer der alten Hasen nahm eine Proxxon oder sowas und fräste ein paar strategisch günstige Schlitze in meine schöne Massefläche. Dauerte keine 10 Minuten, sah aus wie eine Hinrichtung und war >10 dB besser. Ich war mächtig beeindruckt.

Der ADC kam übrigens mit einer eigenen Garantieurkunde. Dort waren "Acts of God" als Garantiefall ausdrücklich ausgeklammert. Auch wenn das ein terminus technicus ist, kommt einem der Zusammenhang zwischen Rüstungsindustrie und Göttern merkwürdig aktuell vor.

Gruß, Gerhard

Hallo Gerhard,

belustigt.

Alles nicht. Diese Strategie faellt rasch auseinander, wenn man analog zu allen moeglichen Sensoren muss oder mehr als einen Wandler braucht. In der Ruestung wuerde eine getrennte Masseflaeche schon aufgrund der EMP Frage im Design Review Naseruempfen hervorrufen.

Das habe ich stets umgekehrt erlebt. Dort, wo die Masseflaechen zusammenkommen, koennen enorme Stroeme fliessen mit allem moeglichen Mist drauf. Eine EMCO Magnetfeldsonde entlarvte das immer, wenn Leute es nicht glauben wollten.

In USA sind mehr Menschen religioes (was gut ist) als in vielen anderen Laendern und "Act of God" mag fuer Europaer seltsam klingen. Damit sind meist Dinge wie Erdbeben und so gemeint, worauf man als Mensch so gut wie keinen Einfluss hat.

Regards, Joerg

Kannst du darlegen, weshalb das gut sein soll? Ist Religiösität per se etwas Gutes oder nur die christlich motivierte Religiösität? Wenn du nämlich die allgemeine Religion meinst, sind ja wohl Gottesstaaten wie Syrien das absolute Optimum.

Gruß, Johannes

Hallo Oliver

Ja, das vermute ich auch, aber jetzt ist der Sensor mit integriertem Verstärker schon da. Hat im Moment auch den Vorteil, dass ich ihn grad einfach ans Voltmeter anschließen kann und da er schon kalibriert ist auch leicht und halbwegs genau den Druck ausrechnen kann. Immerhin scheint der Verstärker rauscharm zu sein, der Ausgang sieht sehr sauber aus und er ist stabil, soweit ich das beurteilen kann.

Danke, sieht nett aus und könnte gleich die 10mA bei 5V und die 2,5 für den ADC liefern. Beide werden bestimmt intern von der selben Referenz abgeleitet, müssten also selbst wenn sie nicht stabil sind gleich laufen und so könnte sich die drift etwas kompensieren. Werd' morgen mal das Datenblatt studieren.

Gemessen und geregelt werden soll der Innendruck einer Pneumatischenkonstruktion (Membran auf Aluplatte aufgespannt). Das Problem ist, dass sich den Druck halbwegs genau brauch wenn er in der gegen des normalen Betriebsdruckes 300 Pa liegt, aber auch wenn der in der Nähe des Bestdruckes bei rund 30000 Pa liegt. Und ich würde gern auf den Einsatz mehrer Sensoren verzichten, weil der empfindliche Sensor dann mit einem extra Ventil abgetrennt werden müsste wenn der Druck steigt, da die Sensoren eine Überlastung um den Faktor 30 oder mehr (0.15 PSI und 5 PSI Sensor) nicht packen.

Ja, die hab ich inzwischen mal verringert und die Werte sind schon um längen stabiler. Ich werd mal das Rauschen über eine Reiche von Abtastraten ermitteln und sehen was im Moment günstig erscheint. Mir reicht auch ein Messwert pro Sekunde, ich hab's nicht eilig. :-) Das wär dann erst die übernächste Stufe oder so, wenn dynamische Prozesse Untersucht werden sollten.

Wird schon irgendwie kappen. Für einen Architekten stell ich mich glaub ich gar nicht sooo dumm an. :-)

Ich wird jetzt mal eine doppelseitige Platine mit getrennten Versorgungen machen und erst mal nur eine Bestücken. Mal sehen was da rauskommt.

Wär's eigentlich eventuell sinnvoll den ADC vom Restlichen Digitalteil per Optokoppler zu isolieren. An dem µC hängt nämlich auch noch ein PC via serielle Schnittstelle (über einen MAX3232).

Grüße Flo

Hallo Johannes,

Damit meinte ich die christliche Religion. Es gibt viele Gruende, warum das gut ist. Einer, der auch fuer Nicht-Christen sehr wichtig ist, ist das Gebot des Verzeihens. "... wie auch wir vergeben unseren Schuldigern" ist das am schwierigsten zu haltende Geluebde im Vater-Unser. Aber wenn wir es sagen, muessen wir es ernst meinen.

Die Aug-um-Aug und Zahn-um-Zahn Racheakte, die man in anderen Religionen und teils auch im alten Testament findet, sind fuer Christen, die ihren Glauben an Jesus wirklich ernst nehmen, nicht die Massgabe.

Gruesse, Joerg

Hallo Jan-Hinnerk

Weil ich vermute dass sie nicht stabil ist. Selbst wenn sie kurzfristig stabil währe (so Wandlung dauert übrigens durch aus eine Weile, 100ms) ist sie auf jeden Fall nicht langzeitstabil und ich kann und will die Kalibrierung nicht täglich wiederholen. Oder?

Um mit einem Sensor große und kleine Druckwerte hinreichend genau erfass zu können. Ich hab folgende Überlegung angestellt: Ausgangsspannung des Sensors ist proportional zum Druck. Will ich bei

300 Pa 12 bit und so ergibt dass am angestrebten Messbereichende von 30000 12+ln(30000/300)/ln(2) bit das gibt 19bit. Macht das soweit Sinn? Und wenn ich mir das Signal des Sensors bei 300 Pa so anschaue (an einem 6,5stelligenVoltmeter) dann wären da mehr als 12 bit drin, was nicht schaden würde.

Ja, hab ich, So eine Verwende ich ja auch. Nur ist im Datenblatt eben das Layout und das Versorgungskonzept nicht (zumindest nicht für nicht) ausreichend erläutert.

Grüße Flo

Hallo MaWin

Ja, das lässt sich machen und kann wohl nicht schaden.

OK.

Dann versuch ich mal eine doppelseitige Platine mit getrennten Versorgungen und Massenflächen (kann man ja wieder zusammenlöten) zu machen und bestücke erstmal nur eine Versorgung und entkopple passiv.

Das wär' so schlimm nicht. Ich mess' eh auch die Temperatur, und ich kann dafür sorgen, dass es die Elektronik immer angenehme 20-25 C° hat. Der mechanische Teil des Versuchs soll auch mal auf -20 °C abgekühlt oder auf 80 aufgeheizt werden. Aber ich kann ADC, Referenz und Sensor, µC und Versorgung außerhalb der Klimakammer unterbringen. Die Ventile müssen rein, denen sollte das aber egal sein.

Ich schau mich mal noch etwas um. Ansonsten verfolge ich vielleicht Olivers Vorschlag: AD584

Grüße Flo

"Höhere Gewalt" gefällt mir trotzdem besser.

Gruß Henning