реклама на сайте
подробности

 
 
> Помогите с выбором АЦП и драйвера для него
remixx
сообщение Oct 19 2016, 09:03
Сообщение #1


Участник
*

Группа: Участник
Сообщений: 25
Регистрация: 19-10-16
Пользователь №: 93 818



Здравствуйте, задача следующая: в зависимости от силы тока, на выходе датчика наводится ЭДС, которую необходимо измерить и оцифровать с определенной точностью.

В проектировании новичок, поэтому опишу полный ход мысли:
1. Проанализировав экспериментальные параметры с датчика, выяснил, что диапазон входных значений составляет ~1,5 - 16 В.

2. В соответствии с ГОСТОМ, рассчитал минимально требуемую погрешность в рабочем диапазоне, и, связав её с коэффициентом преобразования датчика, выяснил, что для её обеспечения нужно измерять напряжение с минимальным шагом 1,18 мВ.

3. В соответствии с полученным значением шага, начал выбирать АЦП, но т.к. не один АЦП не может иметь на входе сигнал в таком диапазоне, рассчитал делитель, который уменьшает выходное напряжение с датчика в 4 раза, отсюда входной диапазон АЦП составил 0,375 - 4 В.
Далее выбрал разрядность: типичное максимальное входное напряжение для большинства АЦП - 5 В, соответственно, чтобы обеспечить измерения с требуемой точностью необходим 16-ти разрядный АЦП.
Затем начал разбираться с частотой дискретизации, на которой я сейчас и застрял. Измеряемый ток будет иметь частоту 50-60 Гц (промышленные сети), из теоремы Котельникова следует, для того, чтобы однозначно восстановить исходный сигнал, частота дискретизации должна в два раза превышать наибольшую частоту в спектре сигнала, соответственно, минимальная частота дискретизации АЦП должна составлять 121 SPS (правильно это или нет понять не могу).
Обобщив все эти требования и почитав информацию об основных типах АЦП, пришел к выводу, что необходим сигма-дельта АЦП, т.к. в данном случае требуется максимальная точность, а S-D более точны в сравнении с SAR, +, как видно из расчетов, не требуется большая скорость измерений.

4. Подавать сигнал с датчика на АЦП напрямую нельзя, т.к. нужен согласующий каскад. В его качестве выбрал повторитель напряжения на ОУ. Но его параметры определить не могу. По сути, раз ОУ используется только как повторитель, то я начал выбирать только из ОУ специального назначения, так называемых Buffer'ов. Насколько я понимаю, главное требование при выборе - скорость, она должна быть выше, чем у АЦП, 100% уверен что необходимо обращать внимание на помехи, параметры которые на них влияют это напряжение смещения и смещение в зависимости от температуры (в этих параметрах не уверен, т.к. не понимаю как они влияют на окончательный результат), при этом не знаю как рассчитать их допустимую величину, из соображений требуемой точности.

Буду благодарен любой помощи!

Сообщение отредактировал remixx - Oct 19 2016, 09:07
Go to the top of the page
 
+Quote Post
 
Start new topic
Ответов
remixx
сообщение Oct 19 2016, 17:07
Сообщение #2


Участник
*

Группа: Участник
Сообщений: 25
Регистрация: 19-10-16
Пользователь №: 93 818



Цитата(agregat @ Oct 19 2016, 10:49) *
С АЦП и теоремой Котельника все верно, но думаю лучше будет если Вы будете оцифровывать сигнал не строго по теореме а с 10 кратным запасом. Скажем с частотой дискретизации 1кГц.
Тогда Вы сможете не просто восстановить сигнал, а получить его форму в виде 20 точек на период.
Хотя я бы тут поспорил. Есть подозрение что Вы собираетесь измерять качество этого самого тока. А раз так, что частота дискретизации должна быть выше самой высокой гармоники,
которую Вы будете измерять. И если это скажем 2кГц, то частота дискретизации уже 4кГц, а не 100 Гц. Минимум. А лучше раз в 5 больше. Тут нужны дополнительные сведения.

На данный момент задача заключается лишь в измерении величины тока в зависимости от ЭДС на выходе датчика, поэтому, в соответствии с вашими рассуждениями и

Цитата(MegaVolt @ Oct 19 2016, 10:58) *
Правильно теоретически. Практически же есть ваш сигнал + шумы с эфира и прочая хрень. Соответственно должен стаять фильтр на входе АЦП чтобы отфильтровать лишнее. Например 3 звенный фильтр отфильтрует помехи до уровня -100дБ примерно на 50 кратной частоте среда. Т.е. 60*50=3кГц. Соответственно цифровать нужно на частоте 6001Гц. Само собой лучше фильтр - ниже частота.

Однако если выбран сигма дельта ацп то он сам работает фильтром. Насколько качественным нужно смотреть параметры выбранного. Например первый попавшийся ADS1251 гарантирует ослабление -100дБ уже на 18 кратной частоте. Т.е. 60*18=1080Uw/

насколько я понял, необходимо выбирать частоту дискретизации АЦП в зависимости от его параметров ослабления, варианты выбранных АЦП выложу в ближайшее время. (ADS1246 рассмотрю в 1 очередь)


Цитата(agregat @ Oct 19 2016, 10:49) *
Далее по ОУ. Вам нужен инструментальный малошумящий ОУ. Вы написали максимум 16V, предполагаю что это размах pk-pk (пик ту пик). Значит амплитуда максимум 8V, и Вам подойдет любой малошумящий ОУ у которого размах по входу допустим скажем +/-12V ну чтобы с запасом. Их таких много, питание +/-15.
Теперь по шумам. Вы обозначили 1.18mV при 16V. То есть отношение амплитуды к минимальному шагу 16000 или 84dB.
Ну вот и ищите операционный усилитель, у которого
1. по входу допустим размах +/-12V,
2. собственные шумы ниже 84dB, а
3. по выходу он может дать достаточный ток чтобы раскачать входы АЦП, то есть выходной ток ОУ должен быть больше раз в 10, чем входной ток АЦП, и
4. полоса ОУ, то есть частота единичного усиления была бы скажем 10kHz минимум. То есть в 10 раз больше частоты дискретизации.
.................
Компания TI предлагает вот такой АЦП для измерения качества электроэнергии http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads131a02.pdf
На мой взгляд классный АЦП.
Причем они предлагают вообще обойтись без усилителя и просто поделить сигнал резисторами или поставить трансформатор.


Цитата(MegaVolt @ Oct 19 2016, 10:58) *
B это без каких либо внешних фильтров вообще!!!
Раз не знаю как рассчитать то свалим эту работу на разработчиков АЦП.
Берём ADS1246 за 8 баксов штучка на DigiKey который уже имеет внутри себя и входной усилитель и источник опорного напряжения. Мало того входной усилитель ещё можно и масштабировать. Короче не микрушка а сказка sm.gif

Из всего этого пришел к выводу, что раз существуют схемы со встроенными усилками и ИОН, то зачем мучиться, буду искать именно подобные АЦП. Безусловно необходимо разобраться в данном вопросе, чтобы в будущем не возникало подобных проблем, но надеюсь что со временем разберусь laughing.gif .

Цитата(Plain @ Oct 19 2016, 11:05) *
А я вот предположу, во-первых, что автор измерял переменное напряжение обыкновенным китайским тестером, а значит, его действующее значение, и размах которого, соответственно, 46 В, а во-вторых, что ему требуется измерять конкретно эту амплитуду и конкретно с первого же раза, то бишь полупериода, так то Котельников, равно как и вольное допущение, что сигнал на 100% математический синус, суть жестокое заблуждение, и требуется обыкновенный калибруемый пиковый детектор.


Экспериметнальные измерения проводил не я, мне лишь предоставили полученные данные. Но я уверен, что таких значений нет.

Цитата(agregat @ Oct 19 2016, 10:49) *
Так как Вы будете уменьшать сигнал по амплитуде, все что требуется это подобрать резисторы так, чтобы коэффициент передачи каскада на ОУ с входа
на выход был менее 1, а точнее 0.25, судя по вашим замечаниям. Это означает что резисторы на входе ОУ будут в 4 раза больше номиналом, чем резисторы
соединяющие входы ОУ с выходом. Грубо, точнее смотрите формулы расчета ОУ.

Цитата(MegaVolt @ Oct 19 2016, 10:58) *
В результате схема выглядит так: Делитель - некая схема защиты (защитные диоды в простейшем случае) - АЦП - ПРОЦ. Всё. Из аналогового только цепи защиты и делитель. На данных частотах делитель может быть на 2 резисторах sm.gif

Получается, если я выбираю АЦП с нужной начинкой, то сигнал с датчика может идти прямо на него через делитель, все-таки можно поступить проще и поставить делитель на 2 резисторах или лучше сделать его на ОУ? И еще хотел узнать по-поводу номинала резистора, с которого будет сниматься сигнал, нашел информацию, что его величина должна быть приблизительно на два порядка меньше (в 100 раз) сопротивления нагрузки подключаемой к выходу делителя, насколько я понимаю у встроенного в АЦП усилка входное сопротивление гигантское, соответственно если я задамся номиналом в сотни кОм, будет ли это отрицательно влиять на параметры схемы?

Сообщение отредактировал remixx - Oct 19 2016, 17:10
Go to the top of the page
 
+Quote Post
MegaVolt
сообщение Oct 20 2016, 09:10
Сообщение #3


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 779
Регистрация: 3-01-05
Из: Минск
Пользователь №: 1 783



Цитата(remixx @ Oct 19 2016, 20:07) *
насколько я понял, необходимо выбирать частоту дискретизации АЦП в зависимости от его параметров ослабления, варианты выбранных АЦП выложу в ближайшее время. (ADS1246 рассмотрю в 1 очередь)
Да вы правильно поняли. Единственно я похоже не совсем верно прикинул цифры. Там график ослабления напрямую связан с частотой дискредизации. И возможно всё же внешний фильтр будет нужен.
Цитата
Получается, если я выбираю АЦП с нужной начинкой, то сигнал с датчика может идти прямо на него через делитель, все-таки можно поступить проще и поставить делитель на 2 резисторах или лучше сделать его на ОУ?
Как верно написали выше вопрос лишь в согласованиях сопротивлений по входу или выходу. Т.е. делитель нужно подобрать так чтобы
1. С учётом выходного сопротивления датчика ошибка не превышала 1 разряда.
2. Чтобы входное сопротивление АЦП не давало ошибки больше 1 разряда.
Если это получиться на резисторах то отлично. Если нет то тогда придётся ставить ОУ.

При этим резисторы должны быть 0,001%ные. С температурным уходом не более 0,3ppm/С.

Цитата
И еще хотел узнать по-поводу номинала резистора, с которого будет сниматься сигнал, нашел информацию, что его величина должна быть приблизительно на два порядка меньше (в 100 раз) сопротивления нагрузки подключаемой к выходу делителя, насколько я понимаю у встроенного в АЦП усилка входное сопротивление гигантское, соответственно если я задамся номиналом в сотни кОм, будет ли это отрицательно влиять на параметры схемы?
Всё верно. Но у резисторов есть ещё тепловой шум. Который напрямую связан с сопротивлением. Чем больше сопротивление тем больше шум. Его стоит оценить при выбранном номинале резисторов. И обязательно конденсатор после делителя. Он обрежет часть шума.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

Сообщений в этой теме
- remixx   Помогите с выбором АЦП и драйвера для него   Oct 19 2016, 09:03
- - agregat   С АЦП и теоремой Котельника все верно, но думаю лу...   Oct 19 2016, 09:49
- - MegaVolt   Цитата(remixx @ Oct 19 2016, 12:03) Далее...   Oct 19 2016, 09:58
- - Plain   А я вот предположу, во-первых, что автор измерял п...   Oct 19 2016, 10:05
|- - Tanya   Цитата(Plain @ Oct 19 2016, 13:05) А я во...   Oct 19 2016, 10:15
|- - Den64   Цитата(remixx @ Oct 19 2016, 20:07) Получ...   Oct 19 2016, 17:53
- - remixx   Цитата(Den64 @ Oct 19 2016, 18:53) Всё за...   Oct 20 2016, 03:45
|- - Herz   Цитата(remixx @ Oct 20 2016, 05:45) Датчи...   Oct 20 2016, 08:09
|- - Plain   Цитата(remixx @ Oct 20 2016, 06:45) Датчи...   Oct 20 2016, 13:44
- - remixx   Цитата(Herz @ Oct 20 2016, 08:09) С описа...   Oct 20 2016, 17:47
|- - Den64   Цитата(remixx @ Oct 20 2016, 20:47) Про п...   Oct 20 2016, 20:17
||- - MegaVolt   Цитата(Den64 @ Oct 20 2016, 23:17) И АЦП ...   Oct 21 2016, 09:22
||- - Den64   Цитата(MegaVolt @ Oct 21 2016, 12:22) Не ...   Oct 21 2016, 10:00
||- - MegaVolt   Цитата(Den64 @ Oct 21 2016, 13:00) Имел в...   Oct 21 2016, 10:37
|- - Herz   Цитата(remixx @ Oct 20 2016, 19:47) Требу...   Oct 20 2016, 21:57
|- - MegaVolt   Цитата(remixx @ Oct 20 2016, 20:47) Поиск...   Oct 21 2016, 07:52
- - TSerg   "В ясли" (С)   Oct 20 2016, 19:38
- - remixx   Цитата(Herz @ Oct 20 2016, 21:57) Никакой...   Oct 21 2016, 03:49
|- - Herz   Цитата(remixx @ Oct 21 2016, 05:49) Откуд...   Oct 21 2016, 11:50
|- - Plain   Цитата(remixx @ Oct 21 2016, 06:49) коэфф...   Oct 21 2016, 22:38
- - remixx   Цитата(MegaVolt @ Oct 21 2016, 07:52) А о...   Oct 23 2016, 16:43
- - remixx   Посмотрел в даташите типичное применение данного А...   Oct 24 2016, 08:05
|- - Herz   Цитата(remixx @ Oct 24 2016, 10:05) Получ...   Oct 24 2016, 08:55
|- - MegaVolt   Цитата(remixx @ Oct 24 2016, 11:05) Сопро...   Oct 24 2016, 09:27
- - Den64   R2 тоже термостабильный? Моё мнение лучше код с вы...   Oct 24 2016, 08:37
- - remixx   Хорошо, подстроечник уберу. Огромное спасибо всем ...   Oct 24 2016, 16:57


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

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 20th July 2025 - 11:24
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01404 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016