Wie genau ist der interne Referenzspannung vom Arduino Uno?

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Guten Tag,

die Frage stellt sich schon von der Überschrift bzw. Themastellung.

Wie genau ist eigentlich der interen Referenzspannung vom Aruino Uno?
Ich hab den internen Ref. mit 1.1 V mal getestet und hab anschließend mal die 5 V vom USB als Ref. benutzt und mittels AD-Wandler Messungen durchgeführt.

Mir ist aufgefallen, das die Werte im Bereich mit 5 V besser sind als 1.1 V.

Der Messbereich mit 5 V lag zwischen 300 mV - 4,096 V!
Mit der 1,1 V lagen sie zwischen 5 mV - 1,1 V!

Ich dachte, dass für Messungen (mit einem AD-Wandler) die interne Referenzspannung besser ist, weil die Spannung sich konstant verhält im gegensatz zur Betriebsspannung (als Referenzspannung).

Woran liegt das, hat da vielleicht jemand Erfahrung mit?

sg
Felix

Ps: Wie kann ich meine Post besser finden wenn ich mich wieder ein Logge? Ich muss immer die Seiten einzeln abklappern.

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Laut Seite 323 von http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf ist Vref int typisch 1,1V und zwischen 1,0V und 1,2V.
Die Spannung ist nicht in jedem ATmega ganz gleich, aber konstant.
Die Versorgungsspannung 5V ändern sich je nach Spannungsquelle und kann schon mal an USB auch nur 4,5V betragen.

Grüße Uwe

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Hat nicht direkt mit deiner Frage zu tun, hilft dir aber vielleicht weiter:

Wenn du Spannungen misst, die aus der eigenen 5V abgeleitet sind, (Poti, Sensor als Spannungsteiler etc) dann kürzt sich die Ungenauigkeit der 5V Versorgungsspannung raus; die der internen nicht.

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uwefed:
Laut Seite 323 von http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf ist Vref int typisch 1,1V und zwischen 1,0V und 1,2V.
Die Spannung ist nicht in jedem ATmega ganz gleich, aber konstant.
Die Versorgungsspannung 5V ändern sich je nach Spannungsquelle und kann schon mal an USB auch nur 4,5V betragen.

Grüße Uwe

Ja, das hab ich auch schon gelesen. Die Differenz wäre somit 0,1 also 9,1 %. Also könnte eine Messung bi zu 9,1% Abweichungen haben ist das richtig?

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In welchen Bereichen kann man überhaupt mit dem Arduino Uno AS-Wandler messen? Von dem Datenblatt werde ich nicht schlau.

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0V bis Referenzspannung

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Wenn ich aber in den Datenblatt von anderen AD-Wandlern reinschaue, dann ist da immer eine unteren Grenze angegeben. Zum Beispile: Messungen <100mv sind ungenau oder der AD-Wandler ist dafür nicht geeignet.

Der AD-Wandler vom Arduino Uno ist im unteren Bereich auch nicht gerade sehr genau. Ist das irgendwo dokumentiert?

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Was wollst du überhaupt einlesen? Potis genau messen wird sowieso nicht gehen, da die Teile selber einfach viel zu ungenau sind (ausser vielleich MehrgangPotis).

Beeinfluss wird das ganze dann meist auch noch durch irgendwelche hochfrequenten Störungen. Das hat aber mit dem Atmega weniger zu tun.

Der Wertebereich des AD-Wandlers liegt bei 5/1024, somit ändert sich der digitale Wert alle ~5mV. Ansonsten ist auch noch der Leitungswiderstand interessant. Sowas wird aber wohl eher nicht im Datenblatt stehen.

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Die integrierten A/D-Wandler in Mikroprozessoren sind keine Präzions-Instrumente. Dass man bei niedrigeren Spannung mehr Einfluss der Störungen hat ist klar. Die normalen Messfehler von ADCs haben dann auch einen höheren Anteil am Ergebnis. Und auf dem Arduino Board fehlen Schaltungs-Maßnahmen um das zu kompensieren, wie der LC-Filter an der ADC-Versorgungsspannung.

Es gibt in Software noch Möglichkeiten. Siehe Datenblatt "ADC Noise Canceler". Man kann den Rest des Prozessors in den Schlaf-Modus versetzten und während dessen messen. Dadurch strahlen andere Komponenten weniger in den ADC rein.

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sschultewolter:
Was wollst du überhaupt einlesen?

Ich hab nur den AD-Wandler des Arduino UNO getestet, weil ich halt wissen wollte wie genau der ist.

Ich hab einmal die Betriebsspannung von 5V (USB-Port) als Referenzspannung genommen.

Und beim zweiten versuch die 1.1 V interne Referenzspannung.

Die Wert von der Referenzspannung 5V sind besser als die interne Referenzsp. und das kann doch eigentlcih nicht sein. Die interne Referenzsp. ist doch konstant. Im Datenblatt steht zwar das typisch:1,1V , max.: 1,2V und min.: 1,0V seien kann.

Das wäre dann doch eine Differenz von 9,1%, kann dann meine Ergebnisse eine Abweichung von bis zu 9,1% haben?

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Felix_G:

sschultewolter:
Was wollst du überhaupt einlesen?

Ich hab nur den AD-Wandler des Arduino UNO getestet, weil ich halt wissen wollte wie genau der ist.

Ich hab einmal die Betriebsspannung von 5V (USB-Port) als Referenzspannung genommen.

Und beim zweiten versuch die 1.1 V interne Referenzspannung.

Die Wert von der Referenzspannung 5V sind besser als die interne Referenzsp. und das kann doch eigentlcih nicht sein. Die interne Referenzsp. ist doch konstant. Im Datenblatt steht zwar das typisch:1,1V , max.: 1,2V und min.: 1,0V seien kann.

Das wäre dann doch eine Differenz von 9,1%, kann dann meine Ergebnisse eine Abweichung von bis zu 9,1% haben?

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Ja, immer noch die Frage, was wollst du messen! Spannungsabfall an einem Poti?

Der Messbereich mit 5 V lag zwischen 300 mV - 4,096 V!

Wenn das 0 - 100% sein soll bei einem Poti, dann gibts bei dir ganz andere Probleme.

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Serenifly:
0V bis Referenzspannung

Nicht ganz.
Die Spannung die an den analogen Eingängen angelegt werden kann ist ca -0,5V bis ca Versorgungsspannung +0,5V.
0V entspricht einem ADC Wert von 0 und die Referenzspannung entspricht dem ADC-Wert von 1023. Spannungen zwischen Referenzspannung und Versorgungsspannung + 0,5V wird als 1023 gelesen.

Grüße Uwe

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Meßfehler können verschiedener Natur sein.

Viele Meßfehler sind auf den Vollausschlag bezogen (abhängig vom max meßbaren Wert). Darum ist der untere Teil einer Meßskale immer ungenauer als der obere Teil weil ein kostante Fehlspannung bezogen auf dem Meßwert bei großen Meßwerten immer weniger Einfluß hat.

Sag uns mal was Du genau messen willst und dan sehen wir weiter.

Grüße Uwe

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Ich versorgere den ADC des Arduino per Labornetzgerät mit einer Spannung undzwar im Bereich von 5 mV bis 1100 mV. Die Wert so um die 300 mV sind in Ordnung aber die Werte darunter sind es nicht.

Deswegen meine Frage, muss ich für die Werte die +- 9.1 % berücksichtigen?

Der interne Ref. : typisch: 1.1 V, min: 1.0 V und max: 1.2 V Differenz 9.1%

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Die Verwendung der 5V Referenz ist immer dann sinnvoll wenn die Geräte welche die zu messende Spannung liefern ebenfalls aus der 5V Arduinospannung versorgt werden. In diesem Fall kürzen sich Spannungsschwankungen, wie weiter oben schon beschrieben, bei der Messung heraus.

Die Verwendung der 1,1V Referenz ist sinnvoll wenn die Geräte welche die zu messende Spannung liefern aus einer fremden Versorgungsspannung gespeist werden. Dabei haben dann Spannungsschwankungen auf der Arduino Versorgung keinen Einfluss auf das Messergebnis.

Die 1,1V Referenz ist, wie im Datenblatt beschrieben, nicht genau (9,1% Fehler?).
Aber sie ist konstant und somit ist auch der absolute, reale Fehler konstant.
Wenn man nun die wirkliche Referenzspannung des verwendeten Controllers kennt, kann man die Abweichung der Referenzspannung von 1,1V bei der Messung rechnerisch berücksichtigen und erhält somit genauere Messergebnisse.

Eine Referenzspannung aus einem Labornetzgerät würde ich nicht empfehlen, dazu genügt diese sicherlich nicht den Anforderungen an eine Referenzspannung für einen A/D-Wandler.

In dem Fall ist die interne 1,1V Referenz allemal vorzuziehen weil die trotz des absoluten Fehlers wohl wesentlich konstanter ist als ein Labornetzgerät im mV-Bereich.

Am einfachsten ist es wohl die tatsächliche Spannung der internen 1,1V Referenz zu ermitteln und diese dann bei der Messung entsprechend zu verrechnen.
Aber Vorsicht!! Die ermittelte tatsächliche Referenzspannung gilt nur für diesen einen verwendeten Controller. Wenn das IC getauscht wird muss dessen interne tatsächliche Referenzspannung neu ermittelt werden und im Programm mit anderen Korrekturen gerechnet werden.

Es gibt auch externe Referenzspannungsquellen die man verwenden kann.
Die gibt es meist für 1.024V, 2.048V, 4.096V und 5.0V (REF 02 BP).

Gruß
Peter

Felix_G:
Ich versorgere den ADC des Arduino per Labornetzgerät mit einer Spannung undzwar im Bereich von 5 mV bis 1100 mV. Die Wert so um die 300 mV sind in Ordnung aber die Werte darunter sind es nicht.

Deswegen meine Frage, muss ich für die Werte die +- 9.1 % berücksichtigen?

Der interne Ref. : typisch: 1.1 V, min: 1.0 V und max: 1.2 V Differenz 9.1%