Auflösung für analogen Winkelsensor

Hallo zusammen,

ich bräuchte Hilfe bei einem Projekt, bei dem ich mittels Arduino Nano verschiedene Winkelpositionen präzise messen muss. Als Sensor verwende ich den AN9, welcher mir zu EINER Winkelposition ZWEI unabhängige analoge Signale ausgibt. Aus dem Datenblatt kann man entnehmen, dass ein linearer Zusammenhang zwischen Winkel und Signal herrscht (Abbildung), wobei 5V als Eingangsspannung angegeben werden.

Soweit ich es verstanden habe, besitzt der Arduino Nano einen 10 Bit analogen Eingang, d.h. ich kann die Eingangsspannung in 1024 gleiche Teile auflösen. Damit komme ich auf keine zufriedenstellend Auflösung (ich bräuchte mindestens 0.1 Grad).

Zudem brauche ich nicht den kompletten 360 Grad Messbereich. Für mein Projekt sollen Winkel lediglich zwischen 155 und 205 Grad gemessen werden. Könnte ich auf diesen Bereich mit 10 Bit auflösen, wäre das mehr als ausreichend.
Leider stoße ich da an meine Grenzen, da ich bei dem Umgang mit dem Arduino noch am Anfang stehe.
Über jegliche Hilfe würde ich mich sehr freuen!

Vielen Dank und einen schönen Tag wünsche ich.

Tja...
Dann wirst du dein Signal mit einem Summierer und Multiplizierer in den gewünschten Bereich bringen müssen.
Siehe: Operationsverstärker Standardschaltungen

Oder du verwendest einen ADC mit höherer Auflösung.

Daran hatte ich auch schon gedacht. Da würde ein Nano 33 IoT in Frage kommen (habe einen daheim rumliegen), da die Größe des Boards so klein wie möglich sein soll. Dieser besitzt eine 12 Bit Auflösung, was ausreichend wäre.
Da stellt sich mir nur die Frage, ob ich das Signal von dem Sensor in die analogen Eingänge vom 33 IoT einspeisen kann, da dieser nicht mehr als 3.3V verträgt ?

Ansonsten hätte ich an einen separaten ADC z.B. von Adafruit gedacht.

Moin
Ab und zu hilft ein nicht progammierbarer Spannungteiler :nerd_face:

Gute Idee, also nur um es richtig zu verstehen. Mittels Spannungsteiler bringe ich das Ausgangssignal von dem Sensor auf 3.3 V und kann dann direkt in meinen analogen Eingang von dem Arduino Nano 33 IoT ?

Das es so präzise (<=0,1°) funktioniert, glaube ich nicht.

  1. das Ding hat eine Linearität und Ausgabegenauigkeit von +-3,5%
  2. das Ding liefert 2 Analogsignale die dann wieder digitalisiert werden müssen und jeder AD-Wandler schwankt ein wenig bei den letzten Bits

Deshalb glaube ich nicht das Du das ohne einen Drehgeber mit mindestens 3600 Inkremente /Umdrehung auskommst.

Gruß, Jürgen

Edit: So, jetzt scheint mein Text auf Deutsch zu sein. :wink:

Ich frage mich auch, warum man einen 360° Sensor verwendet, wenn man doch nur 50° auswerten möchte.
Gerade weil der Sensor auch als 90° Variante erhältlich ist.

Dazu würde ich noch gerne wissen worauf sich die Ausgabegenauigkeit genau bezieht. Denn wenn es +-3.5% von der aktuellen Signalspannung sind, würde das ja bedeuten, dass bei kleinen Spannungen die Unsicherheit kleiner wird. Daraus lässt sich schließen, dass ich bei kleineren Spannungen die Winkelpositionen bestimmen sollte, um die Messunsicherheit möglichst gering zu halten. Stimmt das so ?

Ausgabegenauigkeit ±3,5%
Linearität des Ausgangssignals ±3,5%

Im Klartext egal wie du das Ding auswertetest der " Fehler" kann immer +-3,5% haben

Vielleicht verstehe ich das falsch aber wir haben doch zunächst zwei Unsicherheiten: die Linearität und die Ausgabegenauigkeit. Die beiden Unsicherheiten werden sich doch zu einer Gesamtunsicherheit addieren. Wenn ich nun in der Lage bin den Wert der Ausgabegenauigkeit ( meine Unsicherheit des Spannungssignals) zu reduzieren, indem ich bei kleineren Winkeln messe, müsste ich doch den gesamten Fehler reduzieren. Oder ist es so, dass die Ausgabegenauigkeit bereits alle weiteren Ungenauigkeiten beinhaltet?

Es bleibt nur übrig AN9 selber Kalibrieren = alle Winkelwerte aufschreiben bei gegebener Spannung, danach ist sichtbar wie groß der Fehler ist. Somit kann-mann theoretisch bis auf einen Wert von unter 1% sogar niedriger kommen , nur i Hinterkopf behalten das dass ein Hall _sensor ist und die Streuen unheimlich .

Es ist ein Fehler zu glauben daß man Fehler durch Kalibriergung verkleinern bis anullieren kann.
Es gibt 2 verschiedene Arten von Fehlern. Solche die man durch Kalibrieren beseitigen kann und solche die von Dingen abhängen, auf die kein Einfluß genommen werden kann und darum nicht beseitigt werden können.
Wieviel durch Kalibrieren an Genauigkeit gewonnen werden kann, kann ich nicht zu sagen. Es ist auch schwierig einen genauen Winkel anzufahren um die Ausgangsgröße vermessen zu können. Du müßtest einen Winkel bedeutend genauer als 0,1% anfahren können um den Ausgabewert für diesen Winkel zu hben und dann genauer messen zu können. Würde sagen du brauchst 0,01% genaue Positionierung und Messung.

Grüße Uwe

Wo du allerdings Recht hast, aber im allgemeinem sind die günstigen Sensoren auf Basis von Hallsensoren recht ungenau, und ja es gibt Hallsensoren die sind sehr genau und programmierbar zb ETA25PM

kannst du das signal mechanisch untersetzen?