Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- praezisionswaage [2014/03/12 11:46]
karl [Erste Messungen mit dem AD7190]
+++ praezisionswaage [2015/11/11 16:42]
karl [Die Spannungsreferenz des ADCs]
@@ Zeile 323: / Zeile 323: @@
 ==== Erste Messungen mit dem AD7190 ====
+**12.3.2014**\\
 Samplerate: ca. 30S/s \\
-Effektivwert berechnet über 20s (ca. 600s) \\
+Effektivwert berechnet über 20s (ca. 600S) \\
 Angeschlossen ist hier wieder der Wägezellen-Emulator \\
 Die analoge 5V Versogung kommt von einem 9V Block-Akku \\
@@ Zeile 338: / Zeile 339: @@
 ^ 102g | 130-150ug | 2.26V (2.9-3.4uV) ^
-Durch den künstlichen Offset beim Positionsregler funktioniert der Emulator nun etwas anders. Die einstellbaren Stufen sind nun ca. 20g anstatt 10g.
+Durch die bipolare Ansteuerung beim Positionsregler funktioniert der Emulator nun etwas anders. Die einstellbaren Stufen sind nun ca. 20g anstatt 10g.
+R1 des Emulators (R_Coil = 100Ω) und der Shunt (270Ω) werden symmetrisch um 2.5V angesteuert. D.h. "im Shunt" ist ein vituelles potential von auxillary ground 2.5V. Man muss sich den Shunt 2-geteilt vorstellen, wobei der obere Teilwiderstand 85Ω [(270+100)/2 - 100 = 85], und der untere 185Ω hat.
-Es ergibt sich ein linear ansteigendes Rauschen mit ca. 1.1ug/g mit einem Offset von ca. 30ug.
+Es ergibt sich ein linear ansteigendes Rauschen mit ca. 1.1ug/g mit einem Grundrauschen von ca. 30ug.
+**Edit 2015-10-08:** \\
+In Anbetracht der eher schnellen Abtastrate von 30S/s könnte man durch Abtastratenreduktion die Rauschspannung noch ca. um den Faktor 16 reduzieren, wenn man auf 10s/S geht. Dadurch würde sich eine Rauschspannung von ca. 3uV/sqrt(16) = 750nVeff bei 100g Last einstellen. Oben wurde gezeigt, dass ca. 35nVeff notwendig wären um 10ug rauschfrei auflösen zu können. Daher ist der aktuelle Aufbau noch immer ca. um den Faktor 20 schlechter als Sartorius es schafft. Aber immerhin sollten sich damit tatsächlich Auflösungen von 200ug, was 1 Mio. LSBs entspricht, realisieren lassen. Bleibt **nur** noch die Temperaturdrift zu eliminieren.
+** Edit 2015-11-11: **\\
+{{ :waage:2015-11-11-rauschberechnung.jpg?direct&300|}}
+Das "lastabhängige" Rauschen kommt bei obigem Versuch vom Emaluator selbst, bzw. dessen Spannungsreferenz!
+Eine theoretische Ableitung der zu erwartenden Rauschspannung, basierend auf der Rauschmessung des LT1004 vom 17.2.2014 ergibt bei 100g Nennwert 2.9uVeff ((bei der damaligen Messung war jedoch noch der OPA1632 als Vorverstärker in der Signalkette)) ((die Abtastfrequenz bzw. die Anzahl der Samples über die das Rauschen berechnet wurde, ist nicht dokumentiert worden. Hier wurde nun von 30S/s ausgegangen))
+==== Die Spannungsreferenz des ADCs ====
+-11-11
+Das Rauschen der Spannungsreferenz wurde bisher außer Acht gelassen. Das Evalboard des AD7190 verwendet den **ADR421** als Referenz (2.5V). Laut Datenblatt hat diese ein Spannungsrauschen von typisch 1.75uVpp (0.1-10Hz), was **ca. 290nVeff** entspricht. Diese Spannungsangabe ist einigermaßen mit den Rauschspannungen vom 12.3.2015 vergleichbar, da es sich dort um einen ähnlichen Frequenzbereich handelt (30S/s, 20s lang).
+Das Rauschen der Spannungsreferenz müsste sich auch proportional zur Eingangsspannung im Ausgabewert des ADCs bemerkbar machen. Da es sich um einen Delta-Sigma-Wandler handelt, wird die Spannungsreferenz zeitlich gesehen im Schnitt proportional zum Eingangssignal "verwendet".
+Die beste Spannungsreferenz, die man heutzutage als integrierte Schaltung zu kaufen bekommt, ist der **LTZ1000**. Diese hat bei einer Nennspannung von 7.2V eine typische Rauschspannung von 1.2uVpp (0.1-10Hz), also ca. 200nVeff. Umgerechnet auf 2.5V, sodass dieser Wert mit dem ADR421 vergleichbar ist, sind das **70nVeff**. Sie ist also gut um den Faktor 4 besser. Durch das mitteln mehrerer LTZ1000 könnte diese Rauschspannung noch reduziert werden, ist aber bei einem Preis von ca. 50€/Stk eher kostspielig!

Verschiedenste Artikel von Karl Zeilhofer

Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge

Unterschiede

Seiten-Werkzeuge