|
Измерение напряжения от 0 до 5 В, Ищу оптимальное решение |
|
|
|
Nov 11 2011, 19:06
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 99
Регистрация: 23-06-04
Из: Kiev
Пользователь №: 146

|
Добрый день, форумчане!
Стоит задача измерять напряжение (в диапазоне от 0 до 5 В) в 4 контрольных точках блока. Контролируемый блок и основной блок соединены кабелем длиной примерно 1 м. В кабеле присутствуют цифровые сигналы взаимодействия двух блоков (частоты порядка 1 МГц), а также есть свободные линии для передачи аналоговых сигналов на основной блок.
Рассматриваю 2 варианта решения: 1) На основной блок передавать аналоговые сигналы напряжения и там уже делать измерение. Со входа аналоговый сигнал будет подаваться на согласующий ОУ (на нем же можно реализовать ФНЧ для подавления шумов), а далее на АЦП (внешний либо в составе МК). Поскольку на основном блоке есть МК, то есть возможность откалибровать процесс измерения. Не будут ли в этом случае цифровые сигналы оказывать заметное влияние на аналоговые? Все-таки расстояние между блоками 1 м. 2) Поставить АЦП в самом контролируемом блоке, а на основной блок в цифре передавать данные с АЦП на МК. Этот вариант менее предпочтителен, так как свободного места в контролируемом блоке практически нет. В случае необходимости калибровки тоже не совсем представляю как это делать.
Подскажите, какой вариант будет оптимальнее и позволит обеспечить требуемую точность измерения (0,5 %)?
Разрабатывать измерительную аппартуру не приходилось, так что сильно не пинайте.
|
|
|
|
2 страниц
1 2 >
|
 |
Ответов
(1 - 14)
|
Nov 11 2011, 19:16
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(Gunner @ Nov 11 2011, 23:06)  Подскажите, какой вариант будет оптимальнее и позволит обеспечить требуемую точность измерения (0,5 %)? Полпроцента это совершенно смешное требование. Любой мелкий микроконтроллер с 10-битным ADC и опорой от местного питающего 5V (если оно есть) обеспечит требуемую точность. Если же подходящей опоры нет, то либо делители на вход и откалибровать с встроенной опорой (да, неудобно), либо сделать стабильное питание чуть с запасом (скажем, 5.2V), тогда точность будет определяться точностью задания этого питания. Отдавать посылками через UART. Уж для SOIC-8 место найдется, наверное ? А то есть и меньше корпуса...
|
|
|
|
|
Nov 12 2011, 08:09
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 99
Регистрация: 23-06-04
Из: Kiev
Пользователь №: 146

|
QUOTE (Herz @ Nov 12 2011, 01:46)  Хотелось бы уточнить: как быстро нужно делать измерения и как быстро меняются сами сигналы? Иными словами, каковы требования к sample rate и полосе? И каков импеданс источника: что за контрольные точки? От этого будет зависеть степень влияния помех и наводок. Сигналы можно считать практически статическими. Это уровни напряжений с различных детекторов (например, вот этот). Если необходимо, то можно их пробуферизировать на стороне источника, тем самым снизив импеданс. Sample rate - 100 выборок в секунду, думаю, будет достаточно. Возможно немного выше, так как планирую организовать несложную программную фильтрацию.
|
|
|
|
|
Nov 13 2011, 18:54
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 99
Регистрация: 23-06-04
Из: Kiev
Пользователь №: 146

|
QUOTE (Herz @ Nov 12 2011, 11:26)  Тогда действительно задача не сложная. Насчёт источника сигнала понял не совсем, ссылка у Вас на доволно шустрый логгер. Зачем тогда ему такие возможности? Но раз напряжения в самом деле изменяется медленно, то высокочастотных наводок по кабелю можно не опасаться - их легко отфильтровать. Если выбор ещё не сделан, я бы порекомендовал Вам АЦП "усредняющего" типа, например с двойным преобразованием или сигма-дельта. И выбрать Sample rate кратным частоте сети. Тогда без дополнительных затрат можно получить хорошее подавление всего лишнего. В контролируемом блоке действительно достаточно будет обойтись буферами, один метр - это небольшое расстояние. Не забудьте только про цепи защиты входов измерительной части. Спасибо. Еще такой вопрос - необходимо ли делать какое-либо согласование по входу (в основном блоке) аналоговых цепей? Ну, кроме возможного делителя для согласования по уровню сигнала в зависимости от выбранного опорного напряжения АЦП. QUOTE (Сергей Борщ @ Nov 12 2011, 14:32)  Меня бы больше волновало, не будут ли эти и другие помехи, наведенные на провода контроля, оказывать влияние на работу самой контролируемой схемы. Это пусть волнует разработчиков этих блоков (шучу  ). А если серьезно, то исходя из этого, наверное, тоже нежелательно в контролируемый блок ставить АЦП, чтобы он там дополнительно шумел.
|
|
|
|
|
Nov 13 2011, 21:11
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 99
Регистрация: 23-06-04
Из: Kiev
Пользователь №: 146

|
QUOTE (Herz @ Nov 13 2011, 23:44)  Что Вы под этим подразумеваете? Если проводить аналогию с цифровыми сигналами, то имелась в виду терминация этих сигналов на приемной стороне с помощью резисторов (то есть согласование с волновым сопротивлением линии для уменьшения помех, связанных с отражением и т.п.). Понимаю, что все это необходимо для цифровых быстродействующих сигналов при передаче на длинную линию, но возможно, что-то подобное надо предпринимать и для аналоговых сигналов?
|
|
|
|
|
Nov 13 2011, 22:01
|

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

|
Цитата(Gunner @ Nov 13 2011, 23:11)  Если проводить аналогию с цифровыми сигналами, то имелась в виду терминация этих сигналов на приемной стороне с помощью резисторов (то есть согласование с волновым сопротивлением линии для уменьшения помех, связанных с отражением и т.п.). Понимаю, что все это необходимо для цифровых быстродействующих сигналов при передаче на длинную линию, но возможно, что-то подобное надо предпринимать и для аналоговых сигналов?  Для практически статических? Нет, эти заботы не из той оперы... Обеспечьте лишь защиту от возможных перенапряжений и достаточное (не более) входное сопротивление. Плюс, конечно, простейший ФНЧ.
|
|
|
|
|
Nov 16 2011, 10:57
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 99
Регистрация: 23-06-04
Из: Kiev
Пользователь №: 146

|
QUOTE (Herz @ Nov 14 2011, 01:01)  ... Обеспечьте лишь защиту от возможных перенапряжений и достаточное (не более) входное сопротивление... Для защиты имеется в виду последовательно резистор + диодная растяжка на питание? Планирую строить следующую входную цепь: Вход(0-5В) - Защита(?) - Аналоговый мультиплексор(+5В, ADG708/704) - резистивный делитель напряжения(на 2) - ОУ(+3.3В, ФНЧ) - АЦП. Отсюда вопрос - не будет ли входной резистор защиты оказывать влияние на всю измерительную цепочку? Ведь для этого его сопротивление должно быть значительно меньше сопротивления резистивного делителя.
Сообщение отредактировал Gunner - Nov 16 2011, 11:47
|
|
|
|
|
Nov 16 2011, 14:47
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 99
Регистрация: 23-06-04
Из: Kiev
Пользователь №: 146

|
QUOTE (Herz @ Nov 16 2011, 15:35)  Начните с выбора АЦП. К нему определите входной диапазон сигнала. Последовательный резистор защиты может являться также плечом делителя и резистором пассивного ФНЧ. Активный Вам ни к чему. Как писал выше, я планирую использовать аналоговый мультиплексор. Его-то мне и надо защищать. Значит резистор защиты будет перед ним, а делитель (для согласования по уровню) - после него. Отсюда и возник вопрос. Если рассуждать как Вы, то делитель надо выносить до мультиплексора (тогда плечо делителя и будет защитным резистором). Но в этом случае делитель будет свой по каждому аналоговому каналу и соответственно калибровать надо будет все каналы по отдельности. А это не желательно ...
|
|
|
|
|
Nov 16 2011, 14:55
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(Gunner @ Nov 16 2011, 18:47)  Как писал выше, я планирую использовать аналоговый мультиплексор. Его-то мне и надо защищать. Объясните, зачем Вам создавать трудности и потом их героически преодолевать ? Сигнал в диапазоне 0...5 ? Выбросов нет ? Зачем отдельный АЦП, мультиплексер, делители ? Один микроконтроллер с встроенным АЦП и мультиплексером, с опорным (оно же питающее) напряжением не менее входных 5 (например, 5.2V) решает все проблемы (правда, точностью и стабильностью опорника придется таки озаботиться). Чтобы исключить влияние коммутационных помех мультиплексера - отвязать от измеряемых сигналов RC-фильтрами (например, 100К и 10n), заодно резистор фильтра выполнит роль токоограничительного. если все ж на входе напряжение вылезет за допустимое. Цена вопроса - $1..2, и решение уместится в половину кубического сантиметра...
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|