реклама на сайте
подробности

 
 
> Вопрос по дифференциальному входу
a.a.ryzhov
сообщение Mar 30 2011, 12:44
Сообщение #1





Группа: Участник
Сообщений: 11
Регистрация: 24-09-09
Пользователь №: 52 545



Добрый день!
Прошу разъяснить несколько непонятных вопросов про дифференциальный режим измерения.

С помощью АЦП микроконтроллера требуется измерить разность потенциалов между двумя точками, которые располагаются удаленно от микроконтроллера. Расстояние - десяток метров кабеля проложенного в земле. Измерение с помощью дифференциальных входов АЦП хочется провести по причине компенсации помех, которые будут наведены на эти длинные соединительные провода проложенные в земле.

Есть ряд вопросов:
1. Действительно ли с помощью АЦП в дифф. режиме удастся компенсировать эти помехи (я так понимаю синфазные) и я померю истинную разность потенциалов между двумя точками?

2. Например, если относительно земли (GND) на положительном входе (Vin+) 2,0В, а на отрицательном (Vin-) 0,6В, то измеренная разность составит 1,4 В? Верно понимаю? А если на отрицательном, например, -0,7В, то измеренная разность составит 2,7 В?

А в случае если на на отрицательном (Vin-) -2,8В, сколько будет измерено? 4,8 Вольта?

3. Каково должно быть опорное напряжение АЦП? Например, у меня Vref +2,5 В, то значения сигналов на положительном входе Vin+ ограничивается +2,5В, а на отрицательном Vin- -2,5В. Правильно?

Заранее благодарен.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
2 страниц V   1 2 >  
Start new topic
Ответов (1 - 16)
Tanya
сообщение Mar 30 2011, 12:58
Сообщение #2


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883



Цитата(a.a.ryzhov @ Mar 30 2011, 16:44) *
1. Действительно ли с помощью АЦП в дифф. режиме удастся компенсировать эти помехи (я так понимаю синфазные) и я померю истинную разность потенциалов между двумя точками?

Да, если повезет. В общем случае ответа нет, так как существует много разных способов... Один из них - использование дифференциальных (инструментальных) усилителей, некоторые из которых способны работать с синфазными напряжениями в сотни вольт.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
a.a.ryzhov
сообщение Mar 30 2011, 14:16
Сообщение #3





Группа: Участник
Сообщений: 11
Регистрация: 24-09-09
Пользователь №: 52 545



Не думаю, что там будут синфазные помехи в сотни вольт. Мне немного непонятен сам принцип измерения дифференциального сигнала.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
rezident
сообщение Mar 30 2011, 14:40
Сообщение #4


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 10 920
Регистрация: 5-04-05
Пользователь №: 3 882



a.a.ryzhov, большинство ответов на ваши вопросы содержаться в datasheet АЦП или МК. Если вы укажите его тип, то здесь вам могут "разжевать" некоторые его параметры и понятия. Без указания конкретного типа однозначные ответы дать затруднительно. Потому, что неизвестны параметры допустимых входных синфазных и дифференциальных напряжений вашего АЦП. А также относительно чего вы измеряете их?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Tanya
сообщение Mar 30 2011, 14:51
Сообщение #5


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883



Цитата(a.a.ryzhov @ Mar 30 2011, 18:16) *
Не думаю, что там будут синфазные помехи в сотни вольт. Мне немного непонятен сам принцип измерения дифференциального сигнала.

Я тоже не думала... только вот вдруг сегодня сгорели предохранители (слава Б-гу, кажется только они) в блоке питания, генераторе, осциллографе... В генераторе стояли два предохранителя последовательно - оба умерли. Тестер на диапазоне 750 вольт запищал... Сколько там было, и почему? Снег валил...
Go to the top of the page
 
+Quote Post
a.a.ryzhov
сообщение Mar 30 2011, 14:51
Сообщение #6





Группа: Участник
Сообщений: 11
Регистрация: 24-09-09
Пользователь №: 52 545



Да, конечно, МК типа ATMEGA32. Используется встроенный модуль АЦП.

Я намеренно не стал создавать тему в разделе про AVR, т.к. посмотрев темы мне показалось, что обсуждаются там преимущественно "цифровые" вопросы. Работа с дифференциальными входами, как мне кажется более подходит для раздела схемотехники.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
stells
сообщение Mar 30 2011, 14:58
Сообщение #7


внештатный сотрудник
******

Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401



Цитата(a.a.ryzhov @ Mar 30 2011, 16:44) *
3. Каково должно быть опорное напряжение АЦП? Например, у меня Vref +2,5 В, то значения сигналов на положительном входе Vin+ ограничивается +2,5В, а на отрицательном Vin- -2,5В. Правильно?

Вам рекомендовали смотреть даташит, там сказано, что напряжение на входе не может быть меньше 0
Go to the top of the page
 
+Quote Post
rezident
сообщение Mar 30 2011, 15:24
Сообщение #8


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 10 920
Регистрация: 5-04-05
Пользователь №: 3 882



В даташит в общем-то все описано. Следует только учитывать требования Absolute Maximum Ratings
Цитата
Voltage on any Pin except RESET with respect to Ground................................-0.5V to VCC+0.5V

Требование же к величине синфазного напряжения
Цитата
VIN | Input voltage | Min=GND | Typ= | Max=VREF

Диапазон изменения дифференциального напряжения ±VREF/GAIN. Т.е., имея VREF=2,5В и установив GAIN=1x, вы можете измерять дифференциальное напряжение ±2,5В. Но при этом напряжения на обоих входах VIN+ и VIN- относительно GND не должны выходить за пределы от GND до VREF. При GAIN=10x и той же величине VREF=2,5В дифференциальное напряжение не должно превышать уже ±0,25В.
Эскизы прикрепленных изображений
Прикрепленное изображение
Прикрепленное изображение
 
Go to the top of the page
 
+Quote Post
a.a.ryzhov
сообщение Mar 30 2011, 16:02
Сообщение #9





Группа: Участник
Сообщений: 11
Регистрация: 24-09-09
Пользователь №: 52 545



rezident, все понял, спасибо.

А если Vref будет 5 Вольт. Какой допустимый уровень Vin+ и Vin-?


Сообщение отредактировал a.a.ryzhov - Mar 30 2011, 15:33
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Tanya
сообщение Mar 30 2011, 16:06
Сообщение #10


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883



Цитата(a.a.ryzhov @ Mar 30 2011, 20:02) *
rezident, все понял, спасибо.

А если Vref будет 5 Вольт. Какой допустимый уровень Vin+ и Vin-?

Так rezident же все написал. Что же тогда Вы поняли?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
rezident
сообщение Mar 30 2011, 16:36
Сообщение #11


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 10 920
Регистрация: 5-04-05
Пользователь №: 3 882



Цитата(a.a.ryzhov @ Mar 30 2011, 22:02) *
А если Vref будет 5 Вольт. Какой допустимый уровень Vin+ и Vin-?
Гм. А что же вы тогда поняли? cranky.gif
В datasheet ATmega32(L) заглядывали? В нем абсолютные предельные значения указаны в таблице Absolute Maximum Ratings. Максимальные допустимые значения в Table 121. ADC Characteristics, Single Ended channels и в Table 122. ADC Characteristics, Differential channels.
Во-первых, чтобы подать на вход AREF опору величиной 5В питания AVCC и VCC должны быть тоже по величине не менее 5В.
Во-вторых, в формулах нет конкретного значения VREF. Подставляйте любое и вычисляйте. laughing.gif
Эскизы прикрепленных изображений
Прикрепленное изображение
Прикрепленное изображение
 
Go to the top of the page
 
+Quote Post
a.a.ryzhov
сообщение Mar 31 2011, 03:14
Сообщение #12





Группа: Участник
Сообщений: 11
Регистрация: 24-09-09
Пользователь №: 52 545



Спасибо, буду разбираться.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
a.a.ryzhov
сообщение Apr 1 2011, 06:25
Сообщение #13





Группа: Участник
Сообщений: 11
Регистрация: 24-09-09
Пользователь №: 52 545



С дифференциальным входом вроде разобрался.

Вопрос тогда такой еще, при работе в дифф. режиме по даташиту разрядность АЦП составляет 8 бит, однако по факту (как написано в даташите), получаем что количество уровней квантования в каждую сторону по 512 (511), что соответствует разрядности АЦП 9 бит, а десятый бит ADC9 в регистре ADCH показывает знак преобразования.

Где несоответствие?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Herz
сообщение Apr 1 2011, 10:47
Сообщение #14


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287



Цитата(a.a.ryzhov @ Apr 1 2011, 09:25) *
Где несоответствие?

И где же?

Цитата
С дифференциальным входом вроде разобрался.

"Вроде" - не считается. biggrin.gif

Цитата
...при работе в дифф. режиме по даташиту разрядность АЦП составляет 8 бит...

Где это написано в даташите?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
a.a.ryzhov
сообщение Apr 1 2011, 12:24
Сообщение #15





Группа: Участник
Сообщений: 11
Регистрация: 24-09-09
Пользователь №: 52 545



Ну, например, хотя бы здесь (datasheet):

Seven differential analog input channels share a common negative terminal (ADC1), while any other ADC input can be selected as the positive input terminal. If 1x or 10x gain is used, 8-bit resolution can be expected. If 200x gain is used, 7-bit resolution can be expected.

Я использую дифференциальный режим с коэфф. усиления 1х. следовательно разрядность составляет 8 бит.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Herz
сообщение Apr 1 2011, 13:26
Сообщение #16


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287



Корявый даташит, конечно. Похоже, имеется в виду уменьшение разрешения на 1 бит в 8-битном режиме. Поскольку контроллер 8-разрядный, часто младшими битами результата пренебрегают (если допустимо), для чего используется левое выравнивание. (См. назначение бита ADLAR). Так что свои 9 бит (+знак) в дифференциальном режиме с К=1 Вы получить сможете.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
nk@
сообщение Apr 2 2011, 19:05
Сообщение #17


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 78
Регистрация: 8-12-09
Пользователь №: 54 138



Цитата(a.a.ryzhov @ Apr 1 2011, 09:25) *
С дифференциальным входом вроде разобрался.

Вопрос тогда такой еще, при работе в дифф. режиме по даташиту разрядность АЦП составляет 8 бит, однако по факту (как написано в даташите), получаем что количество уровней квантования в каждую сторону по 512 (511), что соответствует разрядности АЦП 9 бит, а десятый бит ADC9 в регистре ADCH показывает знак преобразования.

Где несоответствие?


В меге32 10-битный АЦП. А значение ложится в 2 регистра (ADCL и ADCH). В случае диф. режима, значение становится "знаковым"
Код
The result is presented in two’s complement form, from 0x200 (-512d) through 0x1FF
(+511d). Note that if the user wants to perform a quick polarity check of the results, it is
sufficient to read the MSB of the result (ADC9 in ADCH). If this bit is one, the result is
negative, and if this bit is zero, the result is positive.

Не звбывайте, что точнсть +-2 младших разряда.

По своему опыту дам пару советов:
1. поставьте сапрессоры на входе.
2. желательно применить кабель - свитую пару в экране - это снизит наводки.
3. надежно соедините "земли" устройства и источника сигнала.

Сообщение отредактировал nk@ - Apr 2 2011, 19:06
Go to the top of the page
 
+Quote Post

2 страниц V   1 2 >
Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 24th July 2025 - 16:41
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01516 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016