höchste messbare Spannung an Analogports bei Nano V3.0

Hallo Leute,

ich bitte Euch mal darum, die maximale Spannung anzugeben, die der A/D-Wandler, der im Nano V3.0 verbaut ist, in den Wert 1023 wandelt.
Entweder hab ich die Information jetzt ständig überlesen oder es ist so offensichtlich, dass es nirgendwo steht. ]:slight_smile:

Bei meinem DUE war das 3V aber bei dem Teil ist ja eh einiges 3V oder 3,3V was normalerweise 5V ist, ne?

Der maximale messbare Spannungswert ist die Referenzspannung des ADCs. Die ist Standardmäßig 5V, aber man kann auch eine interne 1.1V Referenz (oder auch 2.56V auf dem Mega) verwenden oder eine externe Referenzspannung an AREF anlegen:

Wie Serenifly sagt ist die höchste meßbare Spannung an den Analogeingängen, die gerade dem Wert 1023 entspricht, die Referenzspannung. Die höchste Spannung die angelegt werden darf ist die Versorgungsspannung+0,5V (wie auch bei allen anderen Pins ).
Bei einer Referenzspannung verschieden von 5V (zB 1,1V) entspricht jede Eingangsspannung über 1,1V dem Wert 1023.

Grüße Uwe

Vielen Dank für Eure Erklärungen! :slight_smile:
AREF ist auf dem NANO-Board mit REF gekennzeichnet und befindet sich direkt neben A0, ne?

Das bedeutet ja, dass man fast die vollen 10bit bit für die Messgenauigkeit verwenden kann, wenn man eine Zenerdiode für das untere Ende des Messbereichs findet. :slight_smile:

Kriegerdaemon:
Das bedeutet ja, dass man fast die vollen 10bit bit für die Messgenauigkeit verwenden kann, wenn man eine Zenerdiode für das untere Ende des Messbereichs findet. :slight_smile:

Ich verstehe nicht ganz, was du meinst, aber Zenerdioden in Analogmessungen sind meist schlecht, weil sie Messfehler verursachen.

A ref ist immer massebezogen und du hast keine 2 Differenzeiengänge, wie bei den meisten AD-Wandlern (z.B. ICL7106).
Das kannst du per Software lösen. Entweder rausrechnen, oder 2. Analogeingang benutzen. Der Nachteil dabei ist freilich immer, das dir dabei Auflösung flöten geht, denn die 12 Bit vereitlen sich immer von Null bis A ref.
Wenn das stört, dann hilft nur einen Spezialisten, ein extra AD-Wandler IC zu bemühen.

Gruß Gerald

Sorry, ich erklär mal von Anfang an:
Ich will ne Temperaturmessung bauen.
Das Problem ist, dass man einen Teil der Genauigkeit durch die notwendige Spannungsteilung verliert.
Ich hab mir deshalb gedacht, dass man den Analog-Eingang mit einer passenden Zenerdiode abblockt um nur Spannungen ober halb eines bestimmten Wertes zum Messgerät zu schicken. In der Zeichnung links.
Rechts der Vergleich für die normale Schaltung.
Die beiden Darstellungen übereinander stellen den unteren und oberen Messbereich, referenziert durch einen Widerstand mit dem dazugehörigen Wert, dar.
Ich hab die Werte so gewählt. dass für Rmax, also die höchste Temperatur, 3 V rauskommt. Für Rmin unterscheidet sich der Messwert um gut 1 V. Das verbessert, wenn man einen Messbereich von 0 bis 3 V zu Grunde legt, die Auflösung um ein Drittel.
Was meint Ihr, würde sowas funktionieren?
Sorry wegen der vielen Dioden im Bild aber bei der Software (uralt) kann man der Diode keine Eigenschaften vorgeben.

Was willst du denn messen? Temperaturbereich? Messfühler? Genauigkeit?
Man kann mit einem PT100 auch Raumpemperatur messen, nur kann man das mit einem DS18B20 wesentlich stressloser haben :wink:
Darum wäre es recht hilfreich, wenn du uns sagst was du vor hast und wie du es angehen willst. Dann können wir dir eventuell einen besseren Ansatz liefern, falls du dich verrannt hast.

Gruß Gerald

Z-Dioden haben wie gesagt keine perfekt senkrechte Kennlinie. Die fangen schon vor ihrem Nennwert an zu leiten. Damit machst du das Ganze nur nicht-linear.

Kriegerdaemon:
Ich will ne Temperaturmessung bauen.
Das Problem ist, dass man einen Teil der Genauigkeit durch die notwendige Spannungsteilung verliert.

Ich stimme nix_mehr_frei zu:
Welche Temperatur? (Gefriertruhe, Raum, Hochofen, Kernschmelze?)
Welche Genauigkeit brauchst du?
(Und sag' nicht, so gut wie möglich. Möglich ist (fast) alles. Es ist eine Frage des Aufwandes und der Kosten und natürlich des KnowHow.)

Und: das mit den Zenerdioden geht nicht. Du wilst deine Messbereich verschieben. Das kann man mittels (aufwändiger) OP-Schaltungen machen. Es gebt aber sicherlich einfacher.

Vor allem: ein anderer Sensor: PT100 sind meist nicht die beste Wahl.

Ach ja: vielleicht solltest du den Threadtitel ändern...

Vielen Dank Leute, ich bin echt überrascht, über Euer Interesse und Eure Hilfsbereitschaft.

Okay, dann pack ich mal aus.
Dauert aber etwa 10 Minuten. Hier ein Video vom letzten Jahr.
Nehmt Euch bitte mal die Zeit um es ganz anzusehen.
Falls jemand mitmachen möchte - ich (wir) suchen immernoch Mitstreiter.

Ich bin übrigens der Typ mit dem Seitenschneider im Hals...

So, nun zurück:
Ich möchte bis maximal 20 Temperatursensoren für verschiedene Experimente und zur Überwachung der Elektronik um die und in der Gondel verteilen.
Wie man an den Widerstandwerten für den Pt1000 sieht, möchte ich einen Temperaturbereich von 50°C bis -80°C abdecken. Die -80°C iat die Außentemperatur in einer Höhe von ca. 20 bis 25 km. darüber wird's wieder wärmer. Auf 30 km sind wir wieder bei etwa 0°C.
Die Messgenauigkeit hätte ich gern einfach so hoch wie möglich aber wenn man 0,5 K unterscheiden könnte, wäre es schon ausreichend.

Da der Arduino ja weniger als 20 Analogeingänge hat, habe ich mir schon was überlegt aber es ist sicher besser, das in einem eigenen thread zu behandeln. Nur so viel: Ich will den Strom von einem Digitalausgang aufsplitten und über ca. 4 parallele Pt1000 zu je 4 Analogeingängen schalten, die Werte messen und danach auf den nächsten Digitalpin schalten. usw.

Es gibt Analog-Multiplexer für sowas:
http://www.watterott.com/de/Analog/Digital-MUX-Breakout

Der Arduino hat auch nur einen ADC. Die Analog-Eingänge sind nichts anderes als die Eingänge eines Multiplexers.

Serenifly:
Es gibt Analog-Multiplexer für sowas:
http://www.watterott.com/de/Analog/Digital-MUX-Breakout

Der Arduino hat auch nur einen ADC. Die Analog-Eingänge sind nichts anderes als die Eingänge eines Multiplexers.

Geilo!
Das ist definitiv die bessere Lösung. :slight_smile: :slight_smile: :slight_smile:

Was mir bei deinen -80°C noch einfällt. Hast du dabei bedacht, dass da eventuell die ICs nicht in ihrem spezifizierten Bereich arbeiten? Oder wird die Elektronik beheizt?

z.B. bei dem MUX: "Wide operating temperature -55C to 125C".

Das ist normal für die Standard ICs. Es gibt zum Teil MilSpec Versionen für einen erweiterten Temperaturbereich, aber der Arduino ist da auch davon betroffen. Der Prozessor hat eine Minimal-Temperatur von -55°C

Geile Sache, Respekt!

Ich vermute, das der Innenbereich der Kugel beheizt ist?
Wir die Kollegen schon bemerkten, bei -80° funktioniert keine Elektronik. (Jedenfalls keine, die für überschaubares Budget zu erwerben ist)
Da du die Sensoren ja auch in der Elektronik positionieren willst, könntest du hier aus Schnittstellen und Platzgründen vielleicht ja doch die DS18B20 einsetzen. Die haben eine digitale-1-draht Schnittstelle und können bis -55°C.

Das grosse Problem, das ich bei analogen Sensoren sehe, ist dass du bei den extremen Temperaturschwankungen eigentlich auch die Elektronik temperturkompensieren müsstest. Oder eben die Elektronik-Box irgendwie erwärmen.

Eine alternative wären vielleicht auch Thermoelemente die kann man direkt mit Wandler-ICs (MAX31855) digital auslesen.
Problem auch hier: wenn sich die Temperatur der elektronik schnell ändert, dann stimmt der Wert nicht.

Die Frage ist: braucht es wirklich -80°C, oder reichen vielleicht auch -55°C?

Ich würde folgendes machen:
Beim nächsten Flug eine Reihe von DS18B20 Sensoren einbauen, und direkt neben den Aussenfühler, einen PT 100. Dann habt Ihr Vergleichsdaten beider Sensortypen.

Also die -80°C sind amtlich, das kann ich Euch garantieren. Selbst auf 12 km Höhe hat man schon bis zu -56 °C. Ich habs im Flugzeug selbst gesehen.
Allerdings hört sich das schlimmer an als es ist: Durch den geringen Luftdruck wird der Temperaturausgleich erschwert. Dadurch kühlt alles nur sehr langsam aus. Die Kameras waren bei unseren ersten Flug auch nicht beheizt und haben trotzdem problemlos funktioniert. Außerdem ist die Gondel nur etwa eine halbe Stunde in der wirklich großen Kälte.
Jedenfalls habe ich vor, die Elektronik um eine kleine (0,2L) angewärmte Getränkedose herum anzuordnen. Wenn die am Start so um die 40 bis 50°C hat, sollte ein AUskühlen sichergestellt sein. Zur große Wärmekapazität von Wasser kommt ja noch die Schmelzenthalpie. Wenn's wirklich schlimm kommt, liegt man dann halt etwas unter 0°C, was ich aber nicht glaube.
Naja, und gerade auf die Temperatur bin ich auch neugierig.

Kleine Geschichte zu dünner Luft:
An einem besonders schönen Marstag hat der Marsboden zu Mittag in Äquatornähe eine Temperatur von 20 bis 25°C.
Wenn man da steht hat man also kaum Grund, sich über kalte Füße zu beklagen. In Kopfhöhe aber (1,8 m Höhe) liegt die Temperatur der Atmosphäre bei weniger als -70°C. Das sind die Effekte, die man ja auch in Dewar-Gefäßen (Thermoskanne etc.) ausnutzt.

Aus dem Grunde mach ich mir eher Sorgen, dass die Elektronik nicht überhitzt. Deswegen hab ich auch n bisschen Bedenken, den DUE (83 MHz) hochzuschicken. Ich versuch's also erstmal mit dem Nano (16 MHz). Vermutlich würde sogar ein Prozessor mit 2 MHz Taktrate ausreichen...

Leider hab ich von der Elektronik noch nicht soviel Ahnung, weswegen es für mich am einfachsten ist, den Arduino zu verdenden. Der MAX31855 sagt mir deshalb nichts aber ich schau mal im Netz nach. Ist ja nicht so, dass ich nix dazulernen könnte. Dauert aber halt etwas...

Na da hast du dir aber ordentlich was vorgenommen. Ich würde auch die Lösung mit dem MAX favorisieren. Hier ist dessen Datenblatt: http://www.adafruit.com/datasheets/MAX31855.pdf
Der hat eine SPI Schnittstelle und du kannst davon etliche kaskadieren. Und du brauchst bei N Sensoren N+2 Pins die CS Eingänge (Chip Select, also Auswahl) verbindest du mit jeweils einem Ardino Pin. Auch da sollten Lösungen mit Multiplexern möglich sein. Die größte Herausforderung sehe ich in der Temperatur. Elkos haben wie Akkus und Batterien nur ein Bruchteil ihrer Kapazität bei Kälte.
Also ggf. die Standardelkos raushauen und eine Kombination aus Vielschichtkeramikkondensatoren und Tantalelkos (haben einen Feststoffelektrolyt) verwenden. Bei Akkus tippe ich mal auf Nickelcadmium oder Nickelmetallhydrid. Die Kalilauge darin sollte noch am frostsichersten sein. Packe alle Elektronik in eine geschlossene Box und einen Messfühler in die Box. Dann weißt du, was für ein Mikroklima sich darin entwickelt und mit welchen Temperaturen du rechnen mußt. Gegebenenfalls mußt du die Box sogar beheizen. Da kannst du auch einen Arduino als Thermostat programmieren mit Heizwiderstand. Das ganze Projekt ist sehr anspruchsvoll, aber nicht unlösbar. Selbst der Verkabelung mußt du Augenmerk schenken. Unter -10°C wird normales "Wald und Wiesenkabel" bocksteif und bricht! Zumindest die Isolation. Besorge dir Siliconkabel, so die Kabel nicht absolut unbeweglich bleiben, wärend des Fluges.
Das sind nur die Dinge, an die ich spontan denke...

Gruß Gerald

Vielen Dank für Deine Tipps, Gerald!
Von Siliconisolierungen hatte ich bisher noch nie was gehört. Ich werde mal suchen, ob ich was geeignetes finde.

Ja, wahrscheinlich ist es am besten, alles in eine beheizte Box zu packen. Ich glaube aber eher, dass die gesamte Wärmeenergie nicht das Problem ist. Ich hab eher Sorge, dass einiges zu warm und anderes zu kalt wird. Deshalb überlege ich gerade, ob es sinnvoll wäre, die einzelnen Teile über Wärmebrücken zu verbinden. Also alles um eine angewärmte Dose anordnen und dann die Chips an Cu- oder Al-Folien befestigen. Da müsste man natürlich irgendwie Kurzschlüssen vorbeugen, vielleicht indem man Lack verwendet...
Naja, ich werd Euch bestimmt noch öfter mal um Rat fragen. :slight_smile:

Als Wärmebrücke ginge versuchsweise eine Gel-Kompresse aus der Apotheke, wie man sie bei Verstauchungen verwendet. Da du sowohl Hitze, als auch Kälte hast, würde ich eine handelsübliche Kühlbox für Akku und Elektronik ins Auge fassen. Das darin verbaute “Pelztierelement” äh, Peltierelement kannst du durch Umpolung wahlweise kühlen oder heizen lassen. Dabei wird elektrisch die Wärme, ja nach Polung auf die eine oder andere Seite “geschaufelt” plus einen ordentlichen Teil Verlustleistung, der frei wird. Ein Dreipunktregler mit Relais kann die Ansteuerung bewerkstelligen.

Eine geregelte Heizung sollte doch ausreichen. Und die muss auch nicht super genau sein. Hauptsache es wird nicht zu kalt. Ich sehe nicht wieso hier eine aktive Kühlung nötig sein sollte.