Suche ziemlich dummen, einfachen A/D-Wandler

[axeljaeger]

Wir wollen hier in der Schule ein Langzeitexperiment machen und müssen 2, gerne aber auch mehr Messwerte erfassen (Spannung und Strom). Dazu sind bisher Multimeter im Einsatz, die mit dem Auge abgelesen werden müssen und dessen Messwerte mit einem Stift auf Papier geschrieben werden müssen. Jetzt hat mich mein Biotechlehrer angesprochen, ob man da nicht was mit dem PC machen kann. Ich hab es schon geschafft, eine kleine Software zu schreiben, die einen Messwert mittels RS 232 Schnittstelle aus einem Multimeter liest. Leider haben wir nur ein Multimeter von dieser Sorte und ich müsste selbst bei entsprechendem Bestand pro Messwert eine RS 323 Schnittstelle haben. Ich suche daher eine kleine Schaltung, wo ich auf der einen Seite zwei Spannungen anschließen kann und auf der anderen Seite einen PC, von dem aus ich mit einem möglichst einfachen Protokoll die Messwerte in digitaler Form auslesen können will. Ich war vorhin bei Conrad Elektronik, die haben mich durch drei Abteilungen geschickt (Bauteile, Messtechnik und Computer) und keiner der Herren hatte so etwas da. Mein Problem wird doch nicht so exotisch sein, als das es da keine fertigen Lösungen für gibt?

Edit: Ich lese gerade, man kann über den Gameport einer ISA-Soundkarte direkt Analogwerte lesen. Wäre das eine Möglichkeit?

[MarcM]

Und was ist, wenn du vor das eine Multimeter, Relais baust welche dir die verschiedenen Messleitungen aufs Multimeter durchschalten ?

Du kannst dann nur nicht alles gleichzeitig messen, eben nacheinander. Die Relais lassen sich per Parallelport schalten, siehe die anderen Threads...

Greetz

Marc

[geronet]

> Ich lese gerade, man kann über den Gameport einer ISA-Soundkarte direkt Analogwerte lesen.

Ja das geht, wenn du einen Umsetzer bastelst der einen bestimmten Widerstand pro Einheit Spannung/Strom reinschickt. Müsstest dann aber kalibrieren, es gibt bestimmt auch Anleitungen dazu.

[axeljaeger]

Stimmt, ich könnte das Multimeter multiplexen. Mir wäre eine Lösung ohne Multimeter lieber, das muss ja auch mit Strom versorgt werden und da muss von Hand der Messbereich eingestellt werden, usw. Multiplexen wäre aber auf jeden Fall eine Möglichkeit, weil ich nur etwa alle halbe Stunde einen Messwert ziehen möchte.



Ja das geht, wenn du einen Umsetzer bastelst der einen bestimmten Widerstand pro Einheit Spannung/Strom reinschickt. Müsstest dann aber kalibrieren, es gibt bestimmt auch Anleitungen dazu.


Meinst du damit, das ich was bauen muss, um die Messpannung in einen Bereich zu legen, der den Achsen eines Joysticks entspricht? Ich habe noch keinen Joystick unter Linux programmiert, aber schon allein die Tatsache, das der Gameport wohl zwei analoge Eingänge hat, ist faszinierend, oder irre ich?

[geronet]

Jap genau das meine ich.
Da ist aber die Version von MarcM einfacher.

[axeljaeger]

Hm, mit einem Joystickstecker käme ich ohne Multimeter aus und könnte mit z.B. SDL recht einfach programmieren. Da hab ich zwei Kanäle (X und Y) und könnte damit schonmal ein Experimt erschlagen.

(Was von der Elektronik her einfacher ist, ist nicht mein Problem, ich muss nur die Software schreiben, die Elektronik macht jmd. anderes. Das ist das schöne in einem Team)

Edit: Joystick kommt wenigstens für diese Anwendung nicht in Frage, der Laptop, der auswerten soll, hat keinen Gameport. Am liebsten wäre mir wirklich eine kleine Platine mit einem COM-Port an der einen Seite und wenigstens zwei analogen Eingängen auf der anderen Seite. Sowas muss es doch geben!

[geronet]

Wenn's unbedingt eine serielle Schnittstelle sein soll wirst du um einen µC kaum herumkommen. Den kannst du ja dann auch programmieren.

[axeljaeger]

Vorschläge, was man da nehmen kann? Ich hab sowas noch nicht gemacht, aber einmal ist immer das erste mal. Ich hab mir jetzt folgendes ausgesucht, mal sehen, ob ich das gesponsert bekomme: http://www.ak-modul-bus.de/technik/serei610.html

[E S]

Hi,

also:

Soundkarte:
Die kann nur Wechselspannungen zwischen +/- 1V, 20Hz...20kHz messen. Alle Gleichanteile gehen verloren, also nur Wechselanteile messbar.

Gameport:
Im klassischem Aufbau kann damit nur ein (OK, 4:)) Widerstand ausgemessen werden. im Computer sitzen Kondensatoren, die über diesen Widerstand (Joystickachse) aufgeladen werden. Je schneller der aufgeladen wird, desto geringer der Widerstand. Schließt man eine feste Spannung an, so lädt der kondensator nicht auf die volle Spannung auf und der PC triggert nicht, kann also nichts messen doer der Kondensator wird brutal geladen, was der PC als 0 Ohm auffasst.

A/D-Wandler:
Die meisten A/D's wandeln nur Spannungen zwischen 0V und 5V oder einer referensspannung (auch hier max 5V) um. Für die Messbereiche müssen dann Spannungsteiler oder OPV-Schaltungen herhalten.
A/D-Wandler gibt es z.B. von Maxim. Da kann man welche nemen, die seriell arbeiten. Die arbeiten dann aber als synchrone Übertragung, brauchen also 2 Leitungen (Takt und Daten) mit TTL-Pegel. Man kann diese an den Druckerport hängen und mehrere von denen gleichzeitig auslesen. A/D-Wandler mit I²C Bus werden an zwei bidirektionale Leitungen des Parallelportes angeschlossen und man kann sehr viele an den Bus anschließen.

Multimeter im Multiplex:
Einfachste Lösung, da die Multimeter schon alles drinn haben, auch Schutzschaltungen. Genau wie bei dem Selbstbau muss man dann selber für den Messbereich sorgen (Spannungsteiler/OPV-Schaltungen). Das Multimeter wird dann also beispielsweise fest im 2V Bereich geschaltet. bei Autorange-Multimetern entfällt das. Die passen sich automatisch an.
Nach Umschalten des Multiplkexers sollte man aber mindestens 2-5 Sekunden warten, bis sich das Multimeter beruhigt hat und der Messwert "echt" ist.

fertige I/O Messkarten mit Analogeingängen:
Gibt es witzigerweise bei Conrad. Sind zwar teuer aber haben alles, was man braucht. Software ist meist auch dabei.

Messlaborsteckkarten:
- LabView ist zwar teuer, man kann damit aber alles machen. Wird in Professionellen Messlaboren eingesetzt und wäre zu Ausbildungszwecken nicht verkehrt. ist aber fraglich, dass die Schule so viel ausgibt.
- Cassy haben wir damals in der Schule gehabt. Das war ziemlich gut und ist sicherlich nicht so teuer wie LabView. Die Hardware hat mehrere Eingänge, die Analog und auf diverse Messbereiche geschaltet werden können und mehrere Digitalein und ausgänge. Man kann so den Vorgang (bei t=0) auslösen und die Messung beginnt. Ist sehr gut parameterisierbar und die Visualisierungsmöglichkeiten sind spitze.

Gruß
Elmar

[MarcM]

Jepp, LabView is geil......:) :)

Ich hab an der Arbeit mehrere Prüfstände unter mir.......Ich progge allerdings noch mit dem älteren CVI LabWindows. Wird noch komplett in ANSI-C programmiert, ist aber auch recht gut....und einfach um mal eben nen Multimeter ein Frequenzgenerator und ne RLC Meßbrücke über GPIB auszulesen bzw. zu steuern.....

Aber alleine die GPIB-Karte von NI kostet schon ~800€........:eek:


Greetz

Marc

[axeljaeger]

Ich versuch mal den Wandler für 45€ zu bekommen. Ich dachte, für sowas gäbe es vielleicht fertige Bausätze oder sowas, das man noch billiger weggkomt.

[E S]

Hi,

in der Qualität, mit Schutzschaltungen usw. Kosten die Einzelteile schon fast so viel. Dann noch die Platine, der Aufbau und das Ganze ist dann nicht Kalibriert (Also sozusagen nicht Amtlich genau). Von der Software ganz zu schweigen.

Gruß
Elmar

[axeljaeger]

Also ist das Ding für das Geld in Ordnung? Die Software wird nicht das große Problem sein, da denke ich an eine Eigenentwicklung, wir haben schon etwas merkwürdige Ansprüche (Software soll Daten auf Webserver legen, so dass wir die Messwerte schön neben dem Bild aus der Webcam sehen)

[E S]

Hi,

welches Teil meinst Du genau?

Als Alternative wäre ein Autorange Multimeter mit Schnittstelle auch nicht verkehrt. Vielleicht sponsern Dich Deine Eltern ja zu Ausbildungszwecken. Auch ist bald Weihnachten :D
Und wenn die Schule das dann selber haben will, kann die Dir das ja dann abkaufen :)

Dazu nur noch einen Multiplexer bauen und der Käse ist gegessen.

Gruß
Elmar

[axeljaeger]

Das ganze soll für ein Jugend-Forscht-Projekt sein. Da unsere Schule da schon oft mitgemacht hat und auch schonmal den ersten Platz gemacht hat, stehen da auch Mittel zur Verfügung. Ich hab heute erfahrenen, das die Abgabe am 1.9 nächsten Jahres ist, also gar nicht mehr so viel Zeit hin. Ich denke mal, es läuft auf den Multiplexer hinaus, den ich dann wohl am einfachsten über den Paralellport steuere. Das Teil (http://www.ak-modul-bus.de/technik/serei610.html) sieht auch von den Programmierbeispielen her auch nicht so aus, als würde mir das gefallen.

[E S]

Hi,

so schlecht ist es nicht, allerdings die festen Messbereiche sind nicht gerade toll.

Die Lösung per Multimeter und relaismultiplexer passt aber auch mehr zu Jugend Forscht, da Du dann alles selber machen kannst und nicht auf die Hilfe von anderen angewiesen bist. Das Problem bei den A/Ds ist, dass man da ziemlich viel drüber wissen muss, sonnst läuft einiges schief.

Gruß
Elmar

[Windoofsklicker]

also mal ganz ehrlich: bei den heutigen multimeter- preisen, ist es mit sicherheit günstiger, wenn du ein weiteres rs232 fähiges mm kaufst. rechne mal die zeit dagegen, die du aufwenden musst....

[axeljaeger]

Ja, klar, ein Multimeter ist billig, aber eins mit gescheitem RS 232-Interface kostet schon etwas. Außerdem kann man ja nicht beliebig viele anschließen. Wenn ich jetzt zwei anschließe, muss ich trotzdem noch multiplexen, hab also vom Aufwand her nichts gesparrt. Trotzdem finde ich das komisch, das es da nichts fertiges gibt. Also im Prinzip ein Multimeter ohne Display, nur mit RS 232. Es gibt ja z.B. bei GPS-Systemen auch reine GPS-Mäuse, also Empfänger, die außer der RS 232-Schnittstelle nichts haben. Die sind dann auch recht preiswert.

[axeljaeger]

So, ich hab mich heute nochmal mit den Leuten beraten und wir sind zu dem Ergebnis gekommen, das wir einen Multiplexer und das Multimeter verwenden wollen. ich soll jetzt bis nächste woche den Multiplexer bauen. Ich nehme mal nicht an, das ich aus dem Parallelport genug Strom ziehen kann, um ein Relais zu schalten, also nehme ich an, es braucht noch Transistoren dazu. Das hat doch sicher schonmal jmd. gemacht, ein kleine Platine, mit der man etwas an- und ausschalten kann?

[E S]

Hi,

Multimeter ohne Display gibt es ja. Das ist dann so etwas wie dieser Ominöse A/D-Wandler im Steckergehäuse für 24 €uronen.

Für den Parport brauchst Du auf jeden Fall Transistoren, denn der ist ja nur für Informationsaustausch gedacht. Warum alles 2x schreiben? Schau Dir einfach das hier an: http://progshop.com/elektronik/diskussion/messages/4980/10072.html?1070466733

Gruß
Elmar

[MarcM]

such mal nach dem Datenblatt von einem "ULN 2803" IC, Hersteller weiß ich nich....Schalte damit nen Haufen Relais mit ner NI DIGI I/O Karte an der Arbeit....

Macht glaub ich 500mA pro Ausgang und ist ne Freilauf-Diode mit drin.....kostet nur n paar Cent.....

Greetz

Marc

[axeljaeger]

Was brauche ich denn neben diesem ULN 2803 noch? Anscheinend kann ich da die Eingänge direkt an den Parport hängen. Ich hab aber auch im Netz Schaltungen gesehen, wo da auch noch Widerstände zwischen kommen. Was brauch ich auf der anderen Seite noch, damit ich ein Relais dranhängen kann? Noch irgendwelche Widerstände, Schutzdioden oder sowas?

[E S]

Hi,

eigentlich nix mehr. Schau einfach mal ins Datenblatt. Da gibt es immer Schaltungsbeispiele. Auch musst Du anhand der Daten nachsehen, ob Deine Relais nicht zu viel Strom brauchen. Auch wichtig ist die Gesammtstropmaufnahme aller Relais zusammen. Treiberchips können zwar gewisse Lasten treiben, aber nicht alle gleichzeitig mit maximaler Last. Das geht aus der Gesammtstromaufnahme / -abgabe hervor.

Gruß
Elmar

[axeljaeger]

Relais direkt an den Chip? keine Schutzdioden mehr? Ich gehe jetzt davon aus, das ich alles, bis auf das Relais von dieser Schaltung durch den Baustein ersetzen kann. http://www.franksteinberg.de/erel.htm
Ich gehe nachher Platine, den Chip und zwei Relais kaufen. Zwei LEDs krieg ich hoffentlich noch selber drann gebaut.

Edit: Nein, im Datenblatt sind keine Schaltbeispiele. Aber es gibt etliche Versionen von dem Chip, halt mit verschiedenen eingebauten Widerständen.

[E S]

Hi,

der Chip hat schon eine Freilaufdiode. Allerdings ist die prinzipbedingt relativ klein. Besser ist es, eine Kräftige 1N400x (X=1..7, was billiger ist) zusätzlich zu verwenden. Nicht, dass die im Chip nicht halten würde, aber sicher ist sicher. Wenn durch einen Programmfehler das Relais in einer Schleife extrem schnell ein und aus geschaltet wird, pumpst Du viel Leistung in die Schutzdioden. Also besser eine kräftige externe verwenden.

Die LED kannst Du auch verwenden, die belastet den Chip aber zusätzlich. Das ist zu berücksichtigen. Im Zweifelsfall Low-Current verwenden und den passenen Vorwiderstand berechnen. Die LEDs sind besser zur Anschauung und beim debugging.

Gruß
Elmar

[axeljaeger]

Ich hab mir jetzt folgenden Schaltplan überlegt und frage mich, ob das wirklich so simpel geht:

Edit: Ich hoffe, ich stelle nicht zu dumme Fragen, ich bin nicht so der Elektroniker, eigentlich soll ich nur die Software schreiben.

[E S]

Hi,

nicht viel zu sehen. Belegung des ICs halt nach Datenblatt. Aber -5V gehört definitiv nicht auf GND!
Überhaupt hat -5V nix in der Schaltung zu suchen. +5V und Masse bzw. GND (0V meinetwegen).

Alle Spannungen werden gegen GND bezeichnet, also bei einer 5V Stromversorgung heisst der "minus" Anschluß GND.

Zur Erzeugung der 5V kannst Du das PC-Netzteil anzapfen, oder besser noch ein Steckernetzteil verwenden. Normale Steckernetzteile müssen noch stabilisiert werden. Dazu braucht man dann einen großen kondensator (4700µF), einen Spannungsregler für 5V (LM7805) und zwei 10µF Kondensatoren direkt am eingang und am Ausgang des Reglers gegen Masse. Das Steckernetzteil dann auf 9V einstellen, damit der Regler Reserve zum regeln hat.

Einfacher ist, ein 5V Schaltsteckernetzteil zu verwenden. Die sind stabilisiert und können direkt angeschlossen werden - sind aber teuer.

Zudem elektrisch gesehen so nahe wie möglich noch einen 100nF Kondensator an die Spannungsversorgung des ICs anschließen. Das macht man deshalb, weil beim Schalten eines ICs Stromspitzen auftreten können, die dann gepuffert werden. So bleibt die Spannung am IC stabil.

Der IC arbeitet mit 5V, es gibt aber keine 5V Relais (bis auf Ausnahmen). Ein 6V-Relais schaltet aber auch noch korrekt an 5V. Kein Problem also.

Gruß
Elmar

[axeljaeger]

Also bis auf die -5V an GND keine groben Fehler? Das mit den -5 Volt ist ja auch Unsinn, das wären dann ja 10V Differenz. Ich hab keine 5-Volt Relais, das stimmt schon, es sind 6 Volt, aber ich hab schonmal irgendwo gelesen, dass das dann noch ganz gut geht. Also werde ich das morgen in der Schule mal so zusammenlöten. Der Tipp mit dem PC-Netzteil ist gut, ich hatte bis jetzt keine Idee, wo ich die 5 V zu Testzwecken hernehmen soll. In der Schule haben wir sicher ein Netzteil, aber es "juckt" mich einfach, das Ding auch mal zuhause auszprobieren.

[E S]

Hi,

PC-Netzteile brauchen eine gewisse Grundlast auf ALLEN Ausgangskreisen (5V, 12V, -5V, -12V) sonnst laufen die hoch und nehmen Schaden. Gute ATX-Netzteile schalten wiederum ganz ab. dann gibt es noch ATX-versionen, die geben dann nur die Stand-By-Spannung ab, mit denen könnte es gehen. Also besser nicht. Du kannst die Spannungen höchstens aus dem ansteuernden PC abzapfen. Dazu brauchst Du den noch nicht einmal aufmachen. Tastatur, Maus (PS/2), USB und Gameport führen 5V. Dabei empfehle ich USB, ad der als einziger als Kurzschlußsicher spezifiziert ist. Also einfach ein altes USB-Kabel schlachten. Die Belegung der jetzt losen Drähte durchmessen und dann anschließen.

Gruß
Elmar

[axeljaeger]

So, ich bin heute gar nicht zum Löten gekommen, Sonntag werde ich wahrscheinlich erst einen Lötkolben da haben. Ich dachte jetzt auch nicht an ein anderes PC-Netzteil, sondern an so ein stabilisiertes Physiknetzteil, mit dem der Lehrer immer die Versuche macht. Ich hatte vor, einen Fesplatten- oder Diskettenstecker zu nehmen, aber die Idee mit dem USB-Port ist ja noch besser. Was darf man denn da an Strom ziehen und welche von den 4 Pins sind das?