Spannungsmessung
Ein echter AD-Wandler mit Spannungseingang (im Gegensatz zum Widerstandseingang des vorhergehenden Modells) lässt sich mit wenigen Bauteilen aufbauen. Der digitale Eingang RI arbeitet hier als Komparator, d.h. er vergleicht die Spannung am Kondensator mit einer definierten Spannung von ca. 1,2 V, der Schaltschwelle des Eingangs. Der Kondensator wird über einen Widerstand vom Ausgang DTR aus abwechselnd geladen und entladen, wobei die Spannung immer nahe an der Vergleichsschwelle bleibt. Es handelt sich also um einen geschlossenen Regelkreis, mit dem die Kondensatorspannung auf 1,2 V gehalten wird. In Abhängigkeit von der Eingangsspannung muss der Ausgang häufiger oder weniger häufig eingeschaltet werden, um den Sollwert zu erhalten. Das Zählen dieser Zustände liefert den gewandelten Messwert im Bereich 0 … 1000, aus dem die Messspannung berechnet werden kann. Der Wandler lässt sich durch Verändern eines Offsetwerts und eines Skalierungsfaktors kalibrieren. Messen Sie z.B. die Spannung einer 1,5-V-Batterie.
Dieser einfache AD-Wandler kann prinzipiell mit
einer beliebigen Auflösung betrieben werden. Das Verfahren wird oft auch mit
Mikrocontrollern verwendet. In diesem Fall wird die Regelschleife 1000-mal
durchlaufen, der Messbereich von ca. -1 V bis 2 V wird daher in 1000 Stufen aufgelöst.
Die Auflösung entspricht etwa einem 10-Bit-Wandler. Die nutzbare Auflösung in
der Anzeige beträgt 0,01 V.
Private Sub Timer1_Timer()Der AD-Wandler kann die Schwellspannung des Eingangs RI und damit seine eigene Spannungsreferenz bestimmen. Führen Sie zunächst einen individuellen Abgleich des Nullpunkts durch, wobei der Eingang an GND liegen muss. Gleichen Sie dann den Messbereich durch eine Vergleichsmessung mit einem Digitalvoltmeter ab. Lassen Sie dann den Eingang offen um die Referenzspannung zu bestimmen. Es wurde z.B. eine Spannung von 1,23 V gemessen. Der genaue Wert hängt jedoch auch von Exemplarstreuungen und von der genauen USB-Betriebsspannung ab.
TXD 1
DTR 1
U = 0
TIMEINIT
While (RI() = 0) And (TIMEREAD() < 500)
Wend
TIMEINIT
For n = 1 To 1000
If RI() = 0 Then DTR 1 Else DTR 0: U = U + 1
While TIMEREAD() < n / 2
Wend
Next n
Text2.Text = Str$(U)
U = (U - HScroll1.Value) / HScroll2.Value
Text3.Text = Format(U, "0.00") + " V "
DTR 0
End Sub
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