Оцените пожалуйста плату c АЦП, ads1256 Опции

[evgenabaqus]

Здравствуйте!

Для экспериментальных исследований в университете мне нужно собрать систему сбора данных, которая будет считывать сигнал с тензодатчика (вначале с 1 но планируется применять в будущем 4) на который воздействует динамическая нагрузка (типа удар)

Я не сильно разбираюсь в электронике... но гуглом пользоваться умею (т.к нашел сей чудесный сайт =))

так вот нашел я значит готовые модули у китайцев с ацп 1256 ну там 24 бит 30ksps ,

и значит мы к тензодатчику подключим усилитель ad620 тоже готовый модуль

ну потом микроконтроллер итд

китайский товарищ прислал схему платы с ацп и есть картинка усилителя ад620

посмотрите пожалуйста, все ли там правильно будет ли это работать... и на сколько точно? можно ли это определить?!

на что еще нужно обратить внимание?

спасибо

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 ADS1256__22810___36890___36947___37319___38598___27169___22359_.pdf ( 473.37 килобайт ) Кол-во скачиваний: 40

 

[_pv]

от усилителя толку особо не будет.
у предусилителя АЦП 15-20нВ/корень из Гц входных шумов у AD620 - 10, а по постоянному напряжению (смещение/дрейфы) так и вообще на порядки всё хуже, хоть оно вам и не надо.
и мост тензодатчика к АЦП напрямую ко входу и опоре гораздо удобнее подключается для ратиометрических измерений.
ну и АЦП хоть и 30ksps, но сигма-дельта, и полоса 6кГц всего, не маловато для "динамической нагрузки (типа удар) "?

[MegaVolt]

посмотрите пожалуйста, все ли там правильно будет ли это работать... и на сколько точно? можно ли это определить?!

на что еще нужно обратить внимание?

спасибо

зададим рабочий диапазон от 0 до 50 градусов

1. Смотрим источник опорного напряжения для АЦП который задаёт точность всей системы. REF2930. Начальная точность 2%... Температурный дрейи 100ppm/C что для 50 градусов будет 5000ppm или 0,5%

Т.е. ограничение номер один начальная точность 2% можно убрать калибровкой.
Ограничение номер два температурный дрейф 0,5% по сути ничем не убрать. разве что сильно ограничивать рабочий диапазон температур.

2. усиление задаётся резисторами точность которых не известна. Судя по трёхциферной маркировке в лучшем случае 1%. в худшем 5-10.

Лечиться заменой резисторов на человеческие.

остальные нюансы операционника не просчитать без знания входной схемы, и параметров датчиков.

Выводы: из того что есть совсем не заморачиваясь можно получить 3% точности. Заморачиваясь больше получить 1%.

А чисто теоретические можно получить очень много ацп позволяет. НО по сути это собрать всю схему заново.

[evgenabaqus]

Спасибо за ответы! я только начинаю разбираться, поэтому такие нубские вопросы

я читал что желательно частоту дискретизации выбирать в 2 меньше от максимально ацп , скажите что вы имеете виду под понятием полоса всего 6кГц

Скажите еще пожалуйста правильно ли я понимаю принцип измерений

допустим есть датчик

1000кг

нужно мерить с точностью 0,1кг (0.01%)

чувствительность датчика например 2мВ/В пусть питание будет 10в

получаем выход 20мВ

нужна точность 0.01% от 1000 это 0.1 кг и это 2мкВ от 20мВ

далее как я понимаю нужно смотреть imput range самого АЦП
если например 0-4.2В

то считаем
4.2 В / 2 мкВ = 2.1 E6 отсчетов или ~ 21 чистый бит

это если не используем усилитель

усиление 10 раз и уже нужно 2.1 E5 отсчетов или 17.6 чистых бит

чистый бит как я понял свободный от шума или эффективный??

правильны ли рассуждения изложенные выше?

_________

и еще такой вопрос

если нет сертификата о чувствительности датчика, то нужно самому откалибровать этот датчик (путем приложения различных нагрузок) и получить реальную чувствительность?

[_pv]

встроенный цифровой фильтр низких частот, как неотъемлемая часть сигма-дельта АЦП, имеет частоту среза (-3дБ) = 6кГц при 30кГц частоты выходных отсчётов, соответственнно частоты выше - будут подавляться этим фильтром.
входной диапазон +-2VREF, то есть 12В при 3в опоре (подавать больше AVDD = 5В на вход всё равно нельзя).
соответственно 2мкВ от 12В, но у АЦП есть встроенный предусилитель на 64.
то есть 2мкв от 187.5мВ или 16 разрядов.

и точность 0.01% с тензодатчиком не получится, или его темростабилизировать придётся лучше чем на 1 градус.

[MegaVolt]

Но точность это не только биты ацп. Это повторюсь и точность источника опорного напряжения. Т.е. с текущим больше 3% не получить. Т.е. он будет выдавать ошибку 3% от всей шкалы и это значит что ни про какие 0,01% и речи не идёт.

Для справки резисторы на 0,01% стоят от 2 до 35$ штучка.

Т.е. важно ещё как минимум обеспечить правильный источник опорного напряжения. А уж потом считать биты. Для справки цена правильного источника от 50 до 100$ причём он даст 0,01% а это впритык. Никакого запаса

Во вторых чистые биты не по даташиту, а по реальной девайсине. Т.е. это те шумы которые удалось получить при данной разводке, данном питании и прочих данностях включая работающие рядом мобильники и и экранирование от них.

входной диапазон +-2VREF, то есть 12В при 3в опоре (подавать больше AVDD = 5В на вход всё равно нельзя).

Опора у него как я понял 2,5В т.е. входной диапазон 10В правда это мало что меняет.

[_pv]

Это повторюсь и точность источника опорного напряжения. Т.е. с текущим больше 3% не получить.
Опора у него как я понял 2,5В т.е. входной диапазон 10В правда это мало что меняет.

та, что распаяна на плате - 3В.

но вообще мост надо включать так, чтобы от опоры ничего не зависело, на то он и мост.

[Plain]

в университете ... динамическая нагрузка (типа удар) ... не сильно разбираюсь

Устраните противоречие.

[MegaVolt]

та, что распаяна на плате - 3В.

Ух ты... А как это у них получается так? По паспорту больше 2,6 низя.

но вообще мост надо включать так, чтобы от опоры ничего не зависело, на то он и мост.

Ну значит нужен точный опорный резистор. Я про то что эталон всё равно должен быть того что порядка что и желаемая точность.

[_pv]

Ух ты... А как это у них получается так? По паспорту больше 2,6 низя.

ну так плата-то китайская.
да и ничего там не выгорит поди, пока меньше чем AVDD, но вот шумы/линейность могут немного ухудшиться.

Ну значит нужен точный опорный резистор. Я про то что эталон всё равно должен быть того что порядка что и желаемая точность.

нет, это мост, он уже показывает относительные изменения, сам себе эталон (насколько стабильный по температуре - отдельный вопрос). поэтому его и надо в опору АЦП включать, чтобы относительные измерения его разбалансировки от абсолютной величины опоры никак не зависели.

[MegaVolt]

ну так плата-то китайская.
да и ничего там не выгорит поди, пока меньше чем AVDD, но вот шумы/линейность могут немного ухудшиться.

Гении ))

нет, это мост, он уже показывает относительные изменения, сам себе эталон (насколько стабильный по температуре - отдельный вопрос). поэтому его и надо в опору АЦП включать, чтобы относительные измерения его разбалансировки от абсолютной величины опоры никак не зависели.

Само собой что опора не влияет. Влияет сопротивления в плечах моста относительно которых измеряется наше неизвестное сопротивление. Т.е. опора может быть любой кривизны но зато резисторы моста должны быть прецизионные.

Т.е. наличие прецизионного элемента в схеме известного с точностью выше чем ту что мы хотим получить обязательно.

[evgenabaqus]

скажите пожалуйста, есть такой же модуль, но с другим питанием - посмотрите пожалуйста такое питание лучше? точность повысится?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[MegaVolt]

скажите пожалуйста, есть такой же модуль, но с другим питанием - посмотрите пожалуйста такое питание лучше? точность повысится?

Этот вариант сильно лучше. Можно говорить про 0,1% теоретический. И где нибудь 0,2% практически.

Само собой что речь только про АЦП.

[_pv]

Этот вариант сильно лучше. Можно говорить про 0,1% теоретический. И где нибудь 0,2% практически.

не зависит от этой опоры ничего, если мост от неё же запитан.

[MegaVolt]

не зависит от этой опоры ничего, если мост от неё же запитан.

Не очень понял какая разница от чего запитан мост? В теории ему вообще всё равно от чего быть запитанным.

[iliusmaster]

Не очень понял какая разница от чего запитан мост? В теории ему вообще всё равно от чего быть запитанным.

Есть разница при последующей оцифровке.
При подачи референсного и на мост и на АЦП значительно снижается влияне нестабильности опорного напряжения. Так - как плавать они будут совместно.
Проблемы с этими АЦП немного другие.
1. АЦП этой серии требуют низкого выходного от опорного, потому они советуют развязывать его повторителем на ОУ.(стр. 28 "Даташита") - это модулятор хорошо импульсно подгружает референс.
2. Посмотрите внимательно, что при однополярном измерении нельзя заземлять AINCOM (стр.14). Я однажды сильно об это укололся в 1258. То есть АЦП этой серии условно можно применять при измерении однополярного сигнала. Вам придется подпирать AINCOM не менее чем на 200мВ. Эта подпорка должна быть суперстабильной, если сигналы будут измеряться относительно земли, а не относительно этой подпорки. Или сигнальные входы также привязывать к этой подпорке, приподнимая их над "землей".

[evgenabaqus]

подскажите, а как с этими проблемами обстоят дела у AD7190
есть еще готовый модуль с ад7190
и вообще что лучше ads1256 или ad7190 в плане шумов и капризности

понимаю про удар можно забыть у ад7190 всего 4к sps

не могу понять полосу, у 7190 что всего 10hz??

типа сигнал выше 10 hz поступать не будет?

[_pv]

The 3 dB frequency for the sinc4 filter is equal to
f3dB = 0.23 Ч fADC
and for the sinc3 filter is equal to
f3dB = 0.272 Ч fADC

около 1.2кГц,
но на максимальной частоте у него вроде шумы немного подрастают.
без буфера может измерять напряжения которые на 100мВ за питание в обе стороны выходят.

[evgenabaqus]

скажите пожалуйста а для ads1256 при SPS 30 000

какой лучше взять микроконтроллер?

мне нужно получать данные с тензодатчика со скоростью 1000 - 30000 SPS

1) чтобы я мог выбрать скорость выборки

2) и мне нада просто наблюдать за данными и чтобы я мог потом сохранить их в txt

китаец предлагает взять еще такую плату - типо это облегчет подключение модуля с ацп к компьютеру

скажите это так? нормальная плата? как посчитать сможет эта плата обеспечить мои потребности?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[_pv]

читаю даташиты вслух, дорого.
таблица 12.

а вообще, раз вам DC не надо, воткните ваш датчик в аудиовход звуковой карты.

[evgenabaqus]

вроде, согласно таблице 12 все ок.

идея про звуковую карту не лишена смысла конечно! однако на борту у ацп усилитель
и звуковые карты для другого изначально были разработаны для другого
да и программировать я что то что то не умею, пока )

STM32F103C8 справится с задачей ? при скорости 30 КСПС

ну как на фотографии сверху, там все ок?

[_pv]

скажите это так? нормальная плата? как посчитать сможет эта плата обеспечить мои потребности?

никто кроме вас про ваши потребности не знает.
1.2кГц полосы у AD7190 = "про удар можно забыть",
а вот 6кГц у ads1256 при в 2-3 раза больших шумах - уже вроде ок.
вам какая полоса частот нужна-то?

если программировать не умеете, то stm32 что на плате установлен тоже мало чем поможет.
а для аудио полно готовых программ которые и график нарисую и в файл сохранят

ну и собрать какой-нибудь пример от rtaudio который массив данных от звуковой карты в текстовом виде будет в файл сохранять и заодно gnuplotом график показывать имхо гораздо проще чем прочитать данные от внешнего АЦП, передать их по УСБ или через последовательный порт, а затем принять в ПК.

[MegaVolt]

2. Посмотрите внимательно, что при однополярном измерении нельзя заземлять AINCOM (стр.14). Я однажды сильно об это укололся в 1258. То есть АЦП этой серии условно можно применять при измерении однополярного сигнала. Вам придется подпирать AINCOM не менее чем на 200мВ. Эта подпорка должна быть суперстабильной, если сигналы будут измеряться относительно земли, а не относительно этой подпорки. Или сигнальные входы также привязывать к этой подпорке, приподнимая их над "землей".

Хм... посмотрел 1256 и 1258 везде написано AINCOM does not need to be at ground potential. For example, AINCOM can be tied to VREFP or VREFN; or any potential between (AVSS – 100mV) and (AVDD + 100mV).

Т.е. по русски они пишут что не обязательно вешать его на землю. Вешайте куда хотите но не более 100мВ от питания. Т.е. это не запрет а обращение внимания на то что можно делать и как то иначе.

Если не секрет откуда взялась идея про 200mV?