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 Einfachst AD-Wandler selbstgebaut

 


AD
Wandler auf Basis des TLC 549 von Texas Instruments:

     
    Die Hardware
     
    Was hier zu beschrieben ist, soll einen preiswerten Einstieg in die Arbeit mit AD-Wandlern ermöglichen. Der Wert der abgebildeten Teile beträgt unter 5 Euro (Bestellnummern von Conrad-Elektronik):
    • AD-Wandler TLC 549,  Best.Nr. 171026, 2,05
    • IC-Fassung, Best-Nr 189600, -,28
    • SUB-D Stecker 25-Pol männlich, Best-Nr 741671, -,59
    • Streifenraster-Platine ab 1,-
    • Steckergehäuse ca. -,80

    Der Wandler hat eine Auflösung von 8 Bit = 256 Schritte. Bei einer Referenzspannung von 5V beträgt der minimale Abstand zwischen zwei Messwerten also 5V / 256 = 0,02 V (gerundet).

    Die Mimik stellt natürlich keine Rekorde in Sachen Präzision auf. Das liegt weniger am Wandler als an der Tatsache, dass wir keine wirklich genaue Referenzspannung haben. Damit steht und fällt aber die Messgenauigkeit. Als Referenzspannung benutzen die Versorgungsspannung und die kommt wiederrum aus einem Datenausgang der parallelen Schnittstelle (die Datenausgänge liefern im Gegensatz zu den Steuerausgängen max. 40 - 60 mA Strom; der TLC zieht weniger als 2 mA). Trotzdem ist der Messwert bei fast allen mir zur Verfügung stehenden Computern erstaunlich stabil. Einzig bei meinem neuestem (Pentium 3 / 800 MHz) schwankt der Wert um 8 Digits.

    Da die Spannung bei jeder Schnittstelle anders ist, muss die Referenzspannung jeweils in der Software eingestellt werden, um eine genaue Messspannung zu erhalten. Der Messbereich geht dann von 0V bis zu dieser Spannung. Bei mir waren das zwischen 3,2 und 5,1Volt, je nach Computer. Messen können wir an Pin5 (+) und der Drahtbrücke (-).

    Bild Einfachst-A/D-WandlerSägen und Löten

    Der Aufbau erfolgt auf einer Streifenraster-Platine, die zwischen die beiden Kontaktreihen eines 25-Pol SUB-D Steckers geklemmt wird. Die Leiterbahnen der Unterseite verlöten wir mit den passenden Pins des Steckers. Die Verbindungen mit der Schnittstelle sind so gewählt, dass möglichst wenig Kreuzungen erforderlich sind. Pin 17 des Parallelports darf keine Verbindung zur Platine haben. Dort müssen wir eine Aussparung sägen/feilen.

    Die runde Markierung auf dem IC liegt zwischen Pin 1 und 2.

    Das Ganze passt dann in ein Steckergehäuse. Dabei können wir die Platine so groß lassen, dass noch Platz für Erweiterungen bleibt.

    Der Nachbau geschieht natürlich auf eigene Gefahr!

    Die Software

    Die Programmierbeispiele in QBasic sind ebenso minimalistisch wie die Hardware. Sie sollen auch nur Anregungen für eigenen Projekte geben. Besonders TLC549M.BAS beschränkt sich auf's Nötigste. Hier werden nur die digitalen Werte angezeigt (0 - 255). Bei TLC549.BAS wird jedes Bit einer Messung angezeigt, außerdem ein Minimal- und Maximalwert (um die Stabilität der Messung zu zeigen). Der digitale Wert wird mittels der Referenzspannung in einen Spannungswert in Volt umgerechnet. Damit der Wert stimmt, messen wir die Spannung zwischen Pin 5 am Parallelport und Masse. Diesen Wert geben wir für URef in den Quelltext ein.

    Bei der Analyse des Quelltextes bitte beachten, dass Pin 14 (AUTO FEED) HIGH-Pegel führt, wenn das entsprechende Bit im Steuerregister auf 0 gesetzt ist; Pin 16 (INIT/RESET) ist dagegen HIGH, wenn "sein" Bit auf 1 steht. Details zum Parallelport stehen im Schnittstellen-Tutorial.  Wer genau wissen will, wie der TLC549 funktioniert, sollte die entsprechende Internet-Seite des Herstellers besuchen. Dort kann man eine PDF-Datei downloaden, die alle Details beschreibt. In TLC549.TXT habe ich versucht, das Datenformat des TLC549 zu etwas gestraffter zu erklären.

    Download der Basic-Dateien und Textdateie als ZIP-Archiv. 

    Verbesserungen

    Wenn die Messwerte schwanken, liegt das vermutlich an der instabilen Referenz-/Versorgungsspanung. Dem kann mit einem Stützkondensator ab ca. 22µF zwischen Pin1/Pin8 des IC und Masse abgeholfen werden.

    Schutzwiderstände für das IC und die Schnittstelle:

    • 1 KOhm zwischen Messleitung und IC Pin2
    • 10 KOhm zwischen IC Pin5 (CS) und Schnittstelle
    • 1 KOhm zwischen IC Pin6 (DOUT) und Schnittstelle
    • 10 KOhm zwischen IC Pin7 (I/O CLOCK) und Schnittstelle 

     


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