измерительная система на 8 каналов на Atmega 8535, проблема со стабильностью Опции

[kofa]

Здравствуйте, уважаемые участники форума!

Мне требуется сделать систему измерения напряжения на 8 каналов. Сделал вот по такой схеме(принципиальная схема в архиве).МК- Atmega 8535. Каналы опрашиваются поочередно с 1-го по 8-й. После каждого переключения канала делаю холостое преобразование для исключения взаимовлияния каналов.
Диапазон входных напряжений от 0 до 5 В.
Частотный диапазон входных сигналов хотелось бы хотя бы до 30 кГц, но пока проверяю на постоянных.
Точность мне нужна максимально возможная в данной ситуации, в общем беру все 10 бит.
Использую режим ADC Noise reduction. Результаты через USART на COM-порт PC.
Скорость 4800 бит/c.
В качестве экспериментального варианта сделал вот на такой плате (схема в архиве)
Для проверки подаю напряжение от 2-х батареек через переменные резисторы. (0-3В)

В общем все как бы работает, вот только младшие 2 (часто и 3) разряда очень не стабильны. Дергаются больно сильно.
Переменники вначале на 100 кОм брал, пробовал и меньше - на 4.7 кОм, многооборотный – картина не менялась. Провода, что от резисторов к АЦП шли – пробовал вместо простых экранированные ставить – тоже не помогло. Вначале все делал от внутреннего RC-генератора на 4 МГц, но пробовал и внешний на 8 МГц ставить (правда на проводках, не знаю как там с помехоустойчивостью у него)

Я девайс подобного рода первый раз делаю, опыта практически нет, поэтому возникает немало вопросов:

1) реально ли получить без дерганий все 10 бит ваще и что для этого надо? Или 9-это предел, а колебания младшего бита сглаживать усреднением только?
2) Все ли верно по схеме у меня или может чего-то не хватает и поэтому такой косяк?
3) питание использую от USB порта… в связи с этим хочу спросить-на сколько оно стабильно? Не может ли из-за него косячить? Я его пока никак не стабилизировал…

Кто знаком с этим, подскажите пожалуйста, что можно сделать!
Буду рад услышать все замечания и поправки!

Сообщение отредактировал kofa - Feb 1 2009, 07:45

Прикрепленные файлы

 Project2.rar ( 83.42 килобайт ) Кол-во скачиваний: 173

 

[kofa]

Большое спасибо всем за ответы!! в ближайшее время переделаю схему с учетом всего сказанного, и посмотрим.

3. Отфильтровать полосу сигнала.  Кстати, 30 кГц на каждый канал  Вы никогда не получите.

а какой предел по частоте?
а не на каждый можно?
как это можно правильно посчитать?

[zhevak]

а какой предел по частоте?
а не на каждый можно?
как это можно правильно посчитать?

Дейтшит по Мега8535, стр. 206 внизу:

By default, the successive approximation circuitry requires an input clock frequency
between 50 kHz and 200 kHz to get maximum resolution. If a lower resolution than
10 bits is needed, the input clock frequency to the ADC can be higher than 200 kHz to
get a higher sample rate.

Перевод:
По умолчанию для схемы последовательного приближения что бы получить максимальное
разрешение требуется входная частота в диапазоне от 50 до 200 кГц. Если нужно разрешение
меньшее, чем 10 бит, то для получения максимальной скорости входная частота АЦП может
быть и выше 200 кГц.

Пояснение:
Зная, что для преобразования требуется 13 (и в некоторых случаях более) тактов, то,
соответственно, получаем максимальную скорость ощифровки

(50..200) / 13 = 3.85 .. 15.4 кГц

А поскольку у Вас не один канал, а восемь, то полученное значение нужно поделить еще
на весемь. Таким образом, если Вы хотите получить максимальное разрешение (10 бит) по всем
каналам, то максимум, на что Вы можете рассчитывать, -- это 0.5 .. 2 кГц.

Я Вас разочаровал?

[kofa]

Дейтшит по Мега8535, стр. 206 внизу:
Цитата

By default, the successive approximation circuitry requires an input clock frequency
between 50 kHz and 200 kHz to get maximum resolution. If a lower resolution than
10 bits is needed, the input clock frequency to the ADC can be higher than 200 kHz to
get a higher sample rate.

Перевод:
По умолчанию для схемы последовательного приближения что бы получить максимальное
разрешение требуется входная частота в диапазоне от 50 до 200 кГц. Если нужно разрешение
меньшее, чем 10 бит, то для получения максимальной скорости входная частота АЦП может
быть и выше 200 кГц.

Пояснение:
Зная, что для преобразования требуется 13 (и в некоторых случаях более) тактов, то,
соответственно, получаем максимальную скорость ощифровки

(50..200) / 13 = 3.85 .. 15.4 кГц

А поскольку у Вас не один канал, а восемь, то полученное значение нужно поделить еще
на весемь. Таким образом, если Вы хотите получить максимальное разрешение (10 бит) по всем
каналам, то максимум, на что Вы можете рассчитывать, -- это 0.5 .. 2 кГц.

Простите, я что-то не совсем понял, как вы посчитали...
1) я вот до конца не пойму-о какой частоте здесь идет речь в даташите: "требуется входная частота в диапазоне от 50 до 200 кГц"-это частота работы самого АЦП? или частота дискретизации входного сигнала? или это одно и то же?

2)не пойму формулу, по которой вы считали... Почему так?

Сообщение отредактировал kofa - Feb 2 2009, 12:54

[zhevak]

Простите, я что-то не совсем понял, как вы посчитали...
1) я вот до конца не пойму-о какой частоте здесь идет речь в даташите: "требуется входная частота в диапазоне от 50 до 200 кГц"-это частота работы самого АЦП? или частота дискретизации входного сигнала? или это одно и то же?

2)не пойму формулу, по которой вы считали... Почему так?

1.
Имеется ввиду тактовая частота АЦП. Действительно, она не совсем корректно названа "входной", т.к. такое
определение вносит путаницу между тактовой частотой и входным (измеряемым, нашим) сигналом, который
тоже может носить периодический характер. На самом деле, входная частота -- это тактовая частота АЦП, т.е.
частота для последовательного приближения.

2.
Сложно ничего нет. Все очень даже просто. (Смотрите ДШ.) Для одного измерения АЦП требуется 13 (13.5 и 25
тактов тактовой частоты, в зависимости от режима работы.) Предположим, что у нас "ручной" запуск и к тому же
не первый, значит на одно преобразование нам потребуется 13 тактов. Если мы тактируем АЦП частотой 200 кГц,
то максимальная частота, с которой мы будем получать измеренные значения составит

200 / 13 = 15.4 кГц.

И это, как заметил MrYuran без учета задержек на переходные процессы.

Поскольку АЦП у нас один на все восемь каналов, то мы вынуждены его "по кругу" подключать к каждому
каналу. Таким образом, пока мы оцифровываем один канал, остальные семь находжятся в "свободном полете".
Это значит, что если мы выберем какой-то канал, то в лучшем случае, мы сможем его обрабатывать один раз
из восьми, т.е. скорость (частота), с которой мы можем получать данные с канала будет в весемь раз меньше
скорости оцифровки АЦП. Скорость получения 10-разрядных данных мы уже посчитали, она чуть более 15
тысяч отсчетов в секунду. Следовательно, для каждого из восьми каналов, частота получения отсчетов
составит

15.4 / 8 = 1925 отсчетов в секунду.

Извините, если я очень подробно разжевал механику расчетов. Откройте ДШ и посмотрите на приведенные там
диагшраммы сигналов. Сложного там ничего нет.

[kofa]

1. ........
2. .....
3. .......

Извините, если я очень подробно разжевал механику расчетов. Откройте ДШ и посмотрите на приведенные там
диагшраммы сигналов. Сложного там ничего нет.

Спасибо за ответ. Теперь все вполне понятно.

Я Вам больше скажу. Заявленным методом передачи данных

можно будет просунуть всего-то 48 измерений в секунду в каждом канале Смысл в полосе 30кГц, если информационный канал позволит максимум 24Гц. Даже если топикстартер каким-либо образом асилит 8 каналов по 60ксемплов/с (для обеспечения заявленной полосы в 30кГц), то общий поток будет 4.8Мбит/с. Тут в пору эзернетом лить.

RST7, У меня к вам похожий вопрос: каким образом считали? нельзя ли поподробнее алгоритм расчета?

Сообщение отредактировал kofa - Feb 2 2009, 17:34