Помогите с AD7730, АЦП для тензомоста Опции

[lordak]

Разрабатываю АЦП для тензомоста с подключением к компу.
Подключил AD7730 к PIC-микроконтроллеру, считываю значения регистров - все отлично, значения соответствуют дефолтным в DataSheet. Калибрую, устанавлваю значения регистров - все нормально.
Когда начинаю считывать данные - данные считываются, они действительно пропорциональны приложенному весу, но через произвольные промежутки времени проскакивает какая-то ерунда! Одно или несколько неправильных значений.
В целом проблема аналогична http://www.telesys.ru/wwwboards/mcontrol/6...ges/36278.shtml
Пробовал ставить резисторы, положительного эффекта не достиг.
Данные считываю в режиме Single Conversion, 16 бит, мост запитывается постоянным напряжением. Если необходимо, выложу исходники программы.

Как выйти из этой ситуации? Помогите! Уже 4 дня сижу, ничего не могу поделать...

Сообщение отредактировал Tanya - Feb 6 2009, 05:20

[Herz]

Самое смешное, что у меня похожая проблема с тем же датчиком в чисто аналоговой системе поддержания веса. Измеряемый вес порядка 2 кг, точность поддержания - ок. 1 г. Так вот, некоторое время устройство работает нормально, потом вдруг так, как будто груз вдруг " полегчал" грамм на 100. Приходилось менять уставку. Разобраться, в чём дело, времени пока не было. Попробуйте убедиться, что "глючит" именно АЦП - подайте ему сигнал с чисто резистивного моста с подстройкой симметрии. Кстати, 15 см до датчика это всё-таки многовато. И для чего Вам питать его переменным током? Ну, импульсами ещё понятно...

[777777]

Кстати, 15 см до датчика это всё-таки многовато. И для чего Вам питать его переменным током? Ну, импульсами ещё понятно...

Не поверите (я и сам сомневался вначале), но я питаю тензодатчик через кабель длиной 100 метров, переменным током, да еще на диапазоне 10 мВ, тем не менее единица младщего разряда стоит как вкопаная. Мост, правда, низкоомный - 50 Ом, - запитывается транзисторами IRF7509:

Причем опроное REFIN берется прямо с выходов транзисторов, т.е. не тянется отдельная пара проводов до датчика.

Скорее всего проблема из-за того, что вы используете Single Conversion - в этом случае output rate будет нерегулярным, да еще без FIR-фильтра результаты окажутся непредсказуемыми. Включите Continuous Conversion и считывайте данные по прерываниям. Еще прочитайте главу DIGITAL FILTERING и обратите внимание на Figure 12 - при output rate 50 Гц частоты 200, 400... Гц практически не подавляются, а это гармоники сетевой частоты, поэтому output rate нужно сдвинуть - у меня она 57 Гц.

P.S. А у вас кварц 4.9152 МГц?

P.P.S. И уж конечно никаких RC-цепочек на входе, цифровые фильтры микросхемы лучше их в тысячи раз, не говоря уже о том, что на переменном токе они недопустимы.

Попробуйте убедиться, что "глючит" именно АЦП - подайте ему сигнал с чисто резистивного моста с подстройкой симметрии.

При этом желательно не наколоться на эффект, связанный с его необычайной чувствительностью. Когда я подключил резистивный мост, показания начали страшно прыгать. Я долго пытался выяснить в чем дело - от настоящего датчика все работало нормально! - пока не догадался обернуть резисторы бумагой. Прыжки немедленно прекратились. Оказалось, что флуктуации воздуха вокруг резисторов меняют их сопротивление, а этот АЦП их легко чувствует - при диапазоне 10 мВ единица младшего разряда всего 0.3 мкВ!

З.Ы. А зачем подстройка симметрии? У 7730 все для этого есть внутри.

Сообщение отредактировал 777777 - Feb 19 2009, 10:32

[Herz]

Не поверите (я и сам сомневался вначале), но я питаю тензодатчик через кабель длиной 100 метров, переменным током, да еще на диапазоне 10 мВ, тем не менее единица младщего разряда стоит как вкопаная. Мост, правда, низкоомный - 50 Ом, - запитывается транзисторами IRF7509:

Действительно, трудно поверить. Практически невозможно.

Причем опроное REFIN берется прямо с выходов транзисторов, т.е. не тянется отдельная пара проводов до датчика.

Скорее всего проблема из-за того, что вы используете Single Conversion - в этом случае output rate будет нерегулярным, да еще без FIR-фильтра результаты окажутся непредсказуемыми. Включите Continuous Conversion и считывайте данные по прерываниям. Еще прочитайте главу DIGITAL FILTERING и обратите внимание на Figure 12 - при output rate 50 Гц частоты 200, 400... Гц практически не подавляются, а это гармоники сетевой частоты, поэтому output rate нужно сдвинуть - у меня она 57 Гц.

Это не совсем так. На рис. 12 показана частотная характеристика для Output Data Rate 200 Гц. Кроме того, корень зла - the chopping of the input, если этот режим не использовать, всё не так страшно.

P.P.S. И уж конечно никаких RC-цепочек на входе, цифровые фильтры микросхемы лучше их в тысячи раз, не говоря уже о том, что на переменном токе они недопустимы.

Позволю себе не согласиться. Антиалиазинговый фильтр на входе совсем не будет лишним. Он поможет избавиться от проблем, изложенных выше. К чему, к примеру оцифровывать всю полосу, чтобы затем иметь проблемы с неравномерностью подавления цифровым фильтром гармоник наводок?

З.Ы. А зачем подстройка симметрии? У 7730 все для этого есть внутри.

Я имел в виду проверку АЦП.

[777777]

Не поверите (я и сам сомневался вначале), но я питаю тензодатчик через кабель длиной 100 метров

Действительно, трудно поверить. Практически невозможно.

Используется многожильный кабель, внутренние 4 жилы идут на мост, а остальные используются для экранирования - соединены с землей со стороны платы, а со стороны датчика брошены неподключенными (даже друг с другом)

Это не совсем так. На рис. 12 показана частотная характеристика для Output Data Rate 200 Гц.

Тем более - если output rate 50 Гц, но уже первую гармонику сетевой частоты он не подавит.

Кроме того, корень зла - the chopping of the input, если этот режим не использовать, всё не так страшно.

Во-первых, никакого зла я здесь не вижу. А во-вторых без chopping нельзя работать с возбуждением переменным током, а это очень полезная фича - позволяет компенсировать паразитные термопары, при малых напряжениях датчика это обязательно.

Позволю себе не согласиться. Антиалиазинговый фильтр на входе совсем не будет лишним. Он поможет избавиться от проблем, изложенных выше.

С этим успешно справляется sinc3-фильтр, см. Figure 10. В худшем случае (на частоте 1,5 output rate) он обеспечивает подавление 40 дБ, а на кратных частотах - бесконечное подавление. А rc-цепочка даст только 20 дБ/декаду. Не говоря уже о том, что с ней нельзя будет использовать возбуждение переменным током.

А вообще - как я понял, все проблемы с этим АЦП как правило связаны с уделением недостаточного внимания цифровому фильтру, а это в сигма-дельта АЦП - самый важный узел.

[Herz]

Используется многожильный кабель, внутренние 4 жилы идут на мост, а остальные используются для экранирования - соединены с землей со стороны платы, а со стороны датчика брошены неподключенными (даже друг с другом)

А что за кабель? Сколько в нём всего жил?

С этим успешно справляется sinc3-фильтр, см. Figure 10. В худшем случае (на частоте 1,5 output rate) он обеспечивает подавление 40 дБ, а на кратных частотах - бесконечное подавление. А rc-цепочка даст только 20 дБ/декаду. Не говоря уже о том, что с ней нельзя будет использовать возбуждение переменным током.

И всё-таки, если интересующая полоса лежит существенно ниже ODR, лишнее я бы подрезал. Ведь назначение того фильтра - подавление шумов дискретизации, их природа другая. А почему Вы считаете, что нельзя? Из-за некоторого затухания полезного сигнала?

[777777]

А что за кабель? Сколько в нём всего жил?

Точно не помню, но сильно больше 10-ти. Штук 12-16. Проще, конечно, использовать обычный экранированный, но у заказчика был такой, его и поставили.

И всё-таки, если интересующая полоса лежит существенно ниже ODR, лишнее я бы подрезал. Ведь назначение того фильтра - подавление шумов дискретизации, их природа другая. А почему Вы считаете, что нельзя? Из-за некоторого затухания полезного сигнала?

Нельзя при возбуждении переменным током, здесь понятно почему. А при постоянном можно, но не нужно. Просто нет смысла - на фоне цифровых фильтров вы не заметите эффекта от простого фильтра первого порядка.

[Herz]

Нельзя при возбуждении переменным током, здесь понятно почему. А при постоянном можно, но не нужно.

Простите, но вот мне непонятно почему. С чего Вы взяли, что нельзя?
Вот же иллюстрация из приводившегося недавно документа от Cirrus Logic:
[attachment=30029:Clipboard01.jpg]
Или тут фильтры не те?

Просто нет смысла - на фоне цифровых фильтров вы не заметите эффекта от простого фильтра первого порядка.

Кашу маслом не испортишь.

Сообщение отредактировал Herz - Feb 23 2009, 12:20

[777777]

Нельзя при возбуждении переменным током, здесь понятно почему.

Простите, но вот мне непонятно почему. С чего Вы взяли, что нельзя?
Вот же иллюстрация из приводившегося недавно документа от Cirrus Logic:

Не знаю, что это за иллюстрация, но я думаю вы представляете как выглядит прямоугольный сигнал, прошедший через RC-цепочку. Ясно, что правильного результата от этого ждать не приходится.

Кашу маслом не испортишь.

Не понимаю я такого довода. Если показания прыгают - то RC-цепочка не поможет, надо настраивать цифровые фильтры. Если же показания стабильны - то зачем она? Это - мертвому припарка.

[Tanya]

Не понимаю я такого довода. Если показания прыгают - то RC-цепочка не поможет, надо настраивать цифровые фильтры. Если же показания стабильны - то зачем она? Это - мертвому припарка.

Это припарка еще живому. На входе могут быть всякие иглы и другой неудобоваримый для сигма-дельта мусор. Посмотрите на номиналы RC цепочки. Даже некоторый дрейф ее параметров должен лежать за границей точности. Для удовлетворения претензий самых строгих пуристов можно предложить такую же цепочку на опорное напряжение.

[777777]

Для удовлетворения претензий самых строгих пуристов можно предложить такую же цепочку на опорное напряжение.

Это, типа, чтобы одинаково исказить и сигнал, и опору?

А что касается иголок, то они сигма-дельте не страшны. Согласно принципу его действия. Гораздо серьезнее искажения от таких цепочек.

[Tanya]

Это, типа, чтобы одинаково исказить и сигнал, и опору?

А что касается иголок, то они сигма-дельте не страшны. Согласно принципу его действия. Гораздо серьезнее искажения от таких цепочек.

Да, одинаково мало. Иголки, если большие, могут забить интегратор. Кроме того, Вы можете довольно редко ( раз в секунду) менять полярность - термоЭДС с которой Вы боретесь не успеет увернуться из сетей.

[777777]

Кроме того, Вы можете довольно редко ( раз в секунду) менять полярность - термоЭДС с которой Вы боретесь не успеет увернуться из сетей.

Это как, АЦП настроить на постоянку, а полярность периодически менять контроллером? Да еще учитывать это в результатах измерений? Это называется "закат солнца вручную". А какой великой цели мы достигнем? Еще раз повторяю: цифровые фильтры самого АЦП обеспечивают подавление в десятки а в некоторых точках и в сотни децибел, и лепить на входе простой фильтр первого порядка нет никакого смысла, особенно если учесть, что у того фильтра, что на схеме, частота среза в районе мегагерца.

[Tanya]

Это как, АЦП настроить на постоянку, а полярность периодически менять контроллером? Да еще учитывать это в результатах измерений? Это называется "закат солнца вручную". А какой великой цели мы достигнем? Еще раз повторяю: цифровые фильтры самого АЦП обеспечивают подавление в десятки а в некоторых точках и в сотни децибел, и лепить на входе простой фильтр первого порядка нет никакого смысла, особенно если учесть, что у того фильтра, что на схеме, частота среза в районе мегагерца.

Все Вы пишите правильно, но иногда хочется что-нибудь неправильное сделать. Шумы без модуляции питания меньше, а если есть уверенность, что распределение температур стационарное, то "неправильно" делать лучше. А если перед цифровым фильтром стоит аналоговый, то подавление перемножается ведь или складывается, если в децибелах, не так ли?

[777777]

Все Вы пишите правильно, но иногда хочется что-нибудь неправильное сделать.

Ээ-э... А что вы делаете сегодня вечером?