Получается, мой прибор будет "правильно" показывать (по крайней мере показания будут совпадать с другим приборами. Хотя не исключено, что третий прибор тоже врет ) , если задать коэффициент усиления АЦП = 32, GAIN_IA=5, SPAN = 0.0156, mm_H2O=703. Но ведь при таком усилении будет ограничение сигнала в два раза !!! Это можно увидеть по значению кодов АЦП при создании давления.

Если действительно отличается диапазон, то главное, чтобы Вы его могли оцифровать и оно максимально близко вписывалось в динамический диапазон АЦП. Масштабирование никто не отменял. Погрешность преобразования немного ухудшится, но а сколько надо? Ведь реальный сенсор если имеет основную погрешность, например, 0.1, то при таком неслабом питании чувствительность такая, что при изменении Ку в 2 раза ничего и не заметите - погрешности АЦП будут за 13-м битом шкалы сигнала

Провел такой эксперимент. При таких условиях, как описано топиком выше, на ЖКИ вывожу значение АЦП для первого канала и значение динамического давления для второго канала АЦП в мм. вод. ст. Оба датчика отрицательными портами подключены к одной трубке. Включаю аспиратор, и плавно повышаю отрицательное давление. В итоге, все правильно получается: ноль давления - значение 0x800000, плавно повышаю давление до 703 мм.вод.ст. (значение на втором канале) - соответствует значению 0xFFFFFF.
Может мостовой датчик должен так работать: на половину своего диапазона? При усилении АЦП = 16 сигнал меняется почти от 0x800000 до 0xFFFFFF.

PS. Есть еще ряд вопросов.

1) Как правильно реализовать АРУ АЦП, чтобы максимально точно мерять в режиме малого сигнала..
2) Какие схемотехнические меры можно предпринять для снижения уровня помех по питанию. Пока все собрано на макетной плате с проводками. Осциллограф показал большой уровень шумов по питанию +10В и +5В. На мой взгляд, основной источник шумов вносит Step-Up преобразователь на MAX1523 (схему я выкладывал чуть выше). Улучшит ли ситуацию дроссель L2 600uH (или большего номинала) после преобразователя? Или наоборот, он будет работать как антенна. И увеличить емкости до 1000uF...4700uF. Плату я начал разводить, но нужно окончательно определиться со схемотехническими решениями.
Может стоит вместо Step-Up преобразователя использовать "Крону" +9В. Последовательно с источником +3В получится +12В, из которых формируется ИОНы +10В и +5В. Но мне кажется, - это изврат.
3) Как производить установку 0 датчика давления? Правильно ли сделал (см. схему)? Очень трудно добиться точной установки, на мой взгляд, из-за большого шума. Можно ли вместо подстроечного резистора применить цифровой потенциометр на 256 значений. Было бы удобно в режиме калибровки смещения нуля балансировать мост внешними цепями. А остаточное смещение убрать уже в АЦП системной калибровкой смещения нуля.

PS2. Если датчики подключены к одной трубке, то должны ли они показывать одинаковое давление? Или тот, который первый стоит будет показывать больше? У меня так и получается, причем чем выше давление, тем больше разница в показаниях датчиков.

Для начала нужно определиться что же Вы хотите получить и тогда выбирать меры. Если закладываться на начальную точность датчика (смещение и чувствительность/шкала), то нужно решить собираетесь ли Вы компенсировать и то и другое? А то смещение нуля Вы аж подстроечным резистором пытаетесь подстроить, а шкалу ищете. Мы не делаем датчиков без калибровок, и даже не пытались. Погрешность шкалы можно было бы подстроить, например, управляя питанием моста. Мы, имея на борту контроллер, всё делаем полсе оцифровки с помощью поправок различного рода.
Основная погрешность сенсора складывается из нескольких составляющих и часть из них опять же может быть математически скомпенсирована.
Кроме того при борьбе за малые погрешности выходного значения уже становттся важна, например, погрешность установки сенсора (угол наклона).
Итого - на одной оцифровке без калибровок побороть начальный разброс при приличных требованиях к точности, ИМХО, нереально. Да и другие погрешности Вас замучают.

Что касается вопросов, то
1) никакой АРУ, кроме как ЦАП по питанию (и то это было аж в одном экперименте) для компенсации некторых видов погрешностей, не делал и делать не собираюсь - динамического диапазона современных АЦП или хватает, или нужны такие стабильные сенсоры в таком узком диапазоне, что без усилителя и использования именно узкого диапазона не обойтись. (На всякий вспомните какие величины у гистерезиса, а он вырпажается в процентах от полной шкалы). А дальше - математика - фильтрация, масштабирование, линеаризация и всякие компенсации.
2) step-up можно подгрузить или выбрать другой способ преобразования, например, трансформатор с пушпульной накачкой и обычный выпрямитель, можно со стабилизатором. Например, раскачать NMP 78253 на каких-нибудь 128 кГц
3) см. выше - проще чуть опустить питание мосту, чтобы сигнал завсегда вписывался в шкалу и ещё и при любой адекватной величине смещения. Остальное отдать контроллеру. Ведь если уж собираетесь потенциометр цифровой ставить, то хранить настройки, управлять им - всё же надо (хотя конечно есть сейчас RDAC-и с nonvolatile памятью) и даже ручным управлением. Кроме того у ADI есть специальные усилители с кучей программируемых (пережиганием встроенных перемычек) параметров типа AD8556 - если уж сильно надо, то лучше так.
У нас ВСЕ датчики индивидуально калибруются, при этом электроника не меняется, а сенсоров применяется небольшой, но зоопарк, с разными чувствительностями и прочая

А что не так с резистором? В подборке схем Cypress, которую Вы сами мне предложили, там реализован похожий механизм балансировки моста.
По поводу АРУ АЦП... Я имел в виду переключение коэффициента АЦП на больший, если сигнал слишком мал. Точнее наоборот, установить коэффициент усиления АЦП максимальным, а переключать на меньший, когда значение АЦП достигает значений 0x000000 ил 0xFFFFFF, т.е. поддерживать оптимальным для данного диапазона входного сигнала.

Только то, что я сказал - если один параметр - смещение нуля - Вы готовы подстраивать резистором (и это при живом-то контроллере), то второй - шкалу сигнала - Вы предполагаете получить от производителя на блюдечке с голубой каёмочкой и думете, что же в Вашей схеме не так вместо ввода механизма калибровки. Если недопустима программно реализованная калибровка, то хоть введите аппаратную подстройку, хотя, ИМНХО, сочетание 24 бит АЦП+контроллер и каких-то подстроечников - моветон. Но я же и фактически указал случай, когда программные механизмы могут быть неприемлемы - если динамический диапазон очень слабого сигнала без смещения вписывается в шкалу, а со смещением может и не вписываться.
а тут опять - что Вы хотите получить? коэффициент передачи встроенного усилителя (не всегда PGA действительно усилитель) величина с конечной точностью, а кроме того канал с различным усилением имеет различное смещение нуля приведенное ко входу. Механизмы переключения заставят Вас "сшивать" шкалы, а это потянет некоторые механизмы калибровок. Но если присмотреться к реальности, то для получения удовлетворительных соотношений по точности и погрешностям в большинстве случаев Вам может оказаться достаточным просто определить требуемое разрешение (для цифр в районе 0.1% это будет примерно 12-13 бит) ввиду конечной точности датчика и неплохой монотонности и интегральной нелинейности АЦП. Грубо - для Вашего AD7799 в DS есть таблички на стр.11 - фактически там указано ограничение снизу для различных сэмпл-рейтов. Например Вы задались разрешением 19 бит при Gain=16. Получается, что 13 бит из 19 Вы можете получить и внизу шкалы, но не в области шумов, т.е. 6 старших бит Вам можно пожертвовать на несоответствие сигнала (сигнал меньше) полному размаху шкалы - в погрешностях преобразования Вы практически ничего не потеряете (а что потеряете смело считаем, что попадает в область шумов), а следовательно это аж 64 раза!!! Зачем какие-то АРУ? Конечно для более высоких сэмпл-рейтов цифры будут не такими впечатляющими, но их сами можете оценить. Так и для индикации плевать, какой разрядности вы получите исходные данные - 13 бит или 19 -всё-равно число вписывается в long. Так что

это скорее просто правильно его выбрать, тем более у Вас есть дополнительный каскад на тройке (хотя польза от этого каскада, ИМХО, более в приведении сигнала к VREF, чем в усилении, хотя Ку =5 это наиболее безобидный вариант по дополнительным погрешностям)

Так подстройка внешним резистором нуля на выходе моста и делается для увеличения шкалы сигнала. Ну, допустим, начальное смещение датчика будет +2мВ. Это значит, что размах сигнала на положительном выводе будет меньше на 2мВ. Или я чего-то не понимаю.? Внешним резистором я собираюсь убрать эти 2мВ, чтобы на вход АЦП подавать "чистый " сигнал. А затем уже убирать остаточное смещение системной калибровкой АЦП. В режиме АЦП системной калибровки смещения нуля непрерывно считываю значение регистра смещения (усредненное), и внешним резистором подстраивать так, чтобы это значение было минимальным. В идеале равно 0.

PS. В "Collection of Bridge Transducer Digitizer Circuits" , который Вы ранее рекомендовали, почти во всех схемах нарисованы резисторы для устранения смещения как необходимый атрибут. И еще один момент. Если питать мост переменным напряжением, т.е. переключать питание ключем, как при этом будет меняться смещение при использовании внешних резисторов?

Есть самокалибровка, а есть системная калибровка и это суть разные вещи. При системной калибровке ко входам подаются сформированные сигналы нуля (при определенном синфазном) и максимума шкалы. Обычно достаточно сложной схемой на ключах. В Вашем случае о системной калибровке говорить нельзя. А я вообще говорил о другой калибровке - о калибровке характеристики преобразования, для осуществления которой сигнал от АЦП берётся как данность. При этом Вам нужно аж задаться нулём ДАВЛЕНИЯ и сказать, что такой-то код (около серединки, но совсем не обязательно 0x800000) соответствует 0 кПа, а при подаче давления в N кПа получите ещё точку соответствия и так сколько посчитаете нужным. Если Вы этого не хотите делать, то это Ваше дело, просто Вы с одной стороны боретесь за крохи, а с другой стороны не предпринимаете мер, чтобы скомпенсировать гораздо бОльшие отклонения. Меры типа применения усилителей имеют как свои плюсы, так и минусы, и, если можно обойтись без усилителей, то, ИМНХО, они не нужны, если можно обойтись без аппаратных подстроек, то они не нужны. Еы же можете привести 24-бит значение в программ к 32 бит и вряд ли Вас это испугает. Так почему программное умножение, например, в 2 раза должно пугать. Если не вписались со смещением в Ку=32 прикиньте, а на сколько, а может поставить 16 и программно шкалу дотянуть, а может вместо AD627 поставить другую тройку с Ку 1..4. Решений может быть много, только я предпочитаю нагрузить контроллер, а не развивать схемотехнические решения, каждое из которых может иметь свои особенности и вносить свою долю в бюджет ошибок. Усилитель после моста ставил при АЦП без PGA - до того не было нужды.

По идее (законам Кирхгофа)никак не должно,

Хочу окончательно уточнить один момент. Допустим, датчик давления по паспорту выдает на выходе сигнал +/-8мВ. Допустим чисто гипотетически, что начальное смещение у датчика +4мВ.
Как при этом будет меняться сигнал на выходе датчика:
1) +/-8мВ смещенное на +4мВ ?
2) или +4 / -8мВ ?

Второе. Есть ли разница между устранением смещения внешним резистором и программной калибровкой смещения нуля с точки зрения увеличения динамического диапазона датчика? Т.е. если я выставлю внешними резисторами 0 на выходе датчика, то:
1) сигнал будет меняться +/-8мВ ?
2) или сигнал будет меняться +4 / -8мВ ?

Третье. Хочу все-таки попробовать питать датчик (26PCA) переменным напряжением. Т.е. менять полярность питания с помощью IR4428 для устранения влияния тепловых шумов и паразитных термопар. В даташите ничего не сказано про питание в таком режиме. Можно ли так делать? В смысле не сгорит ли датчик? Точнее, сразу два датчика?

И четвертое. Повторю вопрос. Два датчика подключены к одно трубке. Имеет ли значение место и угол подключения датчиков? А то показания датчиков немного отличаются.

И надо же так долго и упорно задавать одни и те же вопросы?

При начальном смещении +4 мВ и дипазоне изменения выходного сигнала -8...+8 мВ выходной сигнал чувствительного элемента меняется в пределах -4...+12 мВ.

Лучше вообще не подключать к мосту никаких внешних резисторов во избежание появления дополнительной температурной погрешности, да и все коррекции в цифровой форме проще и удобнее.

На какой питать чувствительный элемент переменным напряжением. Начитались умных книжек у Analog Devices? В справочных данных на сенсор даже нет никаких данных о дополнительной температурной погрешности, а чтоб ее совсем не было - это невероятно. Зачем при этом извращения в виде перемены полярности питания. Кроме того, некоторые сенсоры для температурной корреции содержат в своей схеме полупроводниковые элементы и при этом изменение полярности недопустимо. Другой случай - последовательно включенный в цепь питания резистор термокомпенсации чувствительности. Изменение полярности питания может привести к недопустимомому синфазному напряжению на входе усилителя.

Положение датчика в пространстве естественно сказывается на показаниях, ведь чувствительный элемент имеет какую-никакую массу. Однако в конкретном случае имеет значение разброс значени1 нуля и чувствительности (до 12 % по справочным данным).

И последнее. Все-таки, прежде чем начинать разработку, надо определиться с характеристиками, а не оперировать фразой "максимально возможная точность". Что для измерения давления в воздуховоде нужны прецизионные измерения? Тогда уж надо сразу брать резоненсный датчик от DRUCK или JOKOGAWA, и не мучаться, лучше все-равно не сделать.

Я руководствовался апнотом от Honeywell. На последней странице показан способ компенсации смещения нуля от температуры как раз для термокомпенсированных датчиков 26PCA при помощи резисторов.

Согласен. Но если вычитать программно эти +4мВ, то будет ли это эквивалентно устранению смещения внешними резисторами? Т.е. имеет ли смысл использовать И балансировку внешними резисторами И программную калибровку смещения нуля?

Так вопрос как раз в том и состоит, содержит ли ЭТОТ сенсор полупроводниковые элементы, которые могут повредиться при смене полярности? На мой взгляд, внутри сенсора последовательно с мостом стоит термистор (тоже полупроводниковый элемент между прочим), но ему "по барабану" полярность питания. Недопустимость смены полярности питания - это скорее всего для датчиков со встроенным усилителем.

Я руководствовался апнотом от Honeywell. На последней странице показан способ компенсации смещения нуля от температуры как раз для термокомпенсированных датчиков 26PCA при помощи резисторов.

В прикрепленном документе речь идет о датчиках серии 24PC, а на последнее его странице о методике термокомпенсации нуля.

Согласен. Но если вычитать программно эти +4мВ, то будет ли это эквивалентно устранению смещения внешними резисторами? Т.е. имеет ли смысл использовать И балансировку внешними резисторами И программную калибровку смещения нуля?

Для линейной системы совершено безразлично, на каком ее участке проводится та или иная операция. Конечно, если начальное смещение не дает по какой-либо причине усилить сигнал, или для корректной работы АЦП нужен сигнал только одной полярности, тогда налоговое смещение неизбежно.

Так вопрос как раз в том и состоит, содержит ли ЭТОТ сенсор полупроводниковые элементы, которые могут повредиться при смене полярности? На мой взгляд, внутри сенсора последовательно с мостом стоит термистор (тоже полупроводниковый элемент между прочим), но ему "по барабану" полярность питания. Недопустимость смены полярности питания - это скорее всего для датчиков со встроенным усилителем.

Да, для такого сенсора смена полярности "по барабану", а вот для входного усилителя это неочевидно. Сенсоры Motorola (ныне Freescale) для термокомпенсации содержат транзистор.

Если у Вас сложности с переводом, то я переведу...

Что за входной усилитель? Если Вы имели в виду ИУ между датчиком и АЦП, то конечно, питание для ИУ не переключаю.

Я хочу добиться стабильности показаний. А то получается, внешняя температура не меняется, а смещение плавает +/-1...4 мм.вод.ст. Выставлю резистором ноль, через пару минут или после включения питания снова уходит.
Причинами этого, на мой взгляд, может быть следующее (при неизменной внешней температуры):
1) шумы по питанию
2) плохо разведенные земляные цепи
3) паразитные термопары и тепловой шум

От последней составляющей хочу избавится AC возбуждением датчика. Для уменьшения шумов по питанию от Step-Up преобразователя имеет ли смысл применять отдельное питание от "Кроны" +9В ?

Вопрос. Если я устраняю смещение при помощи резистора, то необходимо ли повторно проводить калибровку полной шкалы? В даташите сказано, что после системной (программной) калибровки смещения нуля необходимо сделать калибровку полной шкалы.

Ещё раз см. пост 108.
сначала нужно было бы запомнить диапазон кодов крайних точек шкалы (у Вас это просто), отключить всякие юстировочные резисторы и понаблюдать за показаниями сенсора - и уж тогда увидеть на сколько "гуляет" код без лишних деталек. Потом можно было бы делать выводы. Но проанализировав схему делаем вывод - питание моста от неизвестной точности/стабильности источника, а измерения от отдельного ИОН - нет пропорциональной схемы измерения. Похоже, меряем уход преобразователя напряжения относительно стабильного ИОН. Если сделать 2.5 В из 10 В через делитель и повторитель на ОУ, то, вероятно, картина будет посимпатичнее.

Совершенная конструкция не та, в которую нечего добавить, а когда нечего убрать Я решил убрать эти резисторы.

Схема Stacking Reference +5V, +10V, как это у меня реализовано на двух REF195, - неудачный выбор. Так получается суммирование ошибок от двух ИОН. Поставлю отдельный ИОН на +10V (ADR01) для питания датчиков и ИУ, отдельный ИОН +5V (REF195) для питания аналоговой части АЦП и ИОН +2.5V (REF192) для опорного напряжения АЦП и ИУ. Все ИОНы, на мой взгляд, следует включить последовательно (+10 -> +5 -> +2.5). Или Вы все-таки считаете, что формирование +5 и +2.5В из ИОН +10В при помощи резисторов будет лучшим решением (в плане точности)? На мой взгляд, при таком включении бОльшую ошибку будут вносить температурный дрейф самих резисторов...

Когда нет пропорциональной схемы измерений, т.е. когда прямая пропорциональность Vref напряжению (или току для измерения сопротивлений ТСМ/ТСП) питания НА датчике нарушается, возникают погрешности долговременного и температурного рассогласования питания (датчика) и опоры. Впрочем, всё можете посчитать, раз у Вас всё-таки стоят ИОН-ы (кстати, ИМХО, питать аналоговую часть от REF195 просто расточительно). Просто когда речь идёт, например, о влиянии 10 ppm на градус, то непропорциональные схемы измерения проигрывают. Какую точность Вы хотите получить и при каких условиях Вы или не озвучили или я что-то пропустил. Может оказаться, что Вам и так результат будет удовлетворительным.

Согласен, на счет питания аналоговой части +5В немного "переборщил". Пока это все собрано на макетной плате не поздно еще изменить. Думаю оптимальным решением будет заменить ИОН +10В и ИОН +5В на два LDO стабилизатора (LP2951). ИОН +2.5В пока оставлю, чтобы было с чем сравнить, если поставить резистивный делитель на 2 (из +5В) для получения пропорциональной схемы.

Есть еще один маленький, но очень большой вопрос. .. Вопрос о компенсации температурного дрейфа характеристик датчика давления. Датчик хоть и по паспорту калиброваный и термокомпенсирован, но все равно при изменении температуры окружающей среды появляется смещение и, возможно, уменьшается чувствительность датчика. Я представляю себе процедуру термокомпенсации следующим образом.
Допустим, необходимо реализовать термокомпенсацию в диапазоне +5 С ... +55 С (градусов). При помощи кондиционера в замкнутом пространстве (например ящике) охлаждаю до +5гр. Прибор помещаю в целофановый пакетик для исключения попаданию потоков воздуха внутрь прибора и помещаю его в ящик. Температуру контролирую датчиком TMP37, расположенному возле самих датчиков давления (внутри прибора). Значение температуры вывожу на ЖКИ прибора. Выдерживаю необходимое время, пока на ЖКИ не покажет +5гр. При этой температуре произвожу системную калибровку смещения нуля (к прибору пока ничего не подключено). Значение OFFSET регистра сохраняю в памяти. Далее при этой же температуре произвожу системную калибровку полной шкалы. Для этого подключаю к прибору давление 704 мм. вод. ст. , контролируемое другим проверенным прибором. Значение регистра FULL-SCALE сохраняю в памяти. Эти действия повторяю при увеличении температуры до +55 градусов через каждый градус.
В процессе работы прибора, измеряя температуру возле датчиков давления, необходимо загрузить соответствующие значения OFFSET и FULL-SCALE для данного температурного диапазона. Таким образом компенсируется температурный дрейф смещения и чувствительности датчика.
Поправьте, если я не прав.

К вопросу о термокомпенсации смещения и полной шкалы... Думаю, нужно сделать автоматический и ручной режимы калибровки.

В АВТОМАТИЧЕСКОМ режиме:
1) установить режим SYSTEM_OFFSET / SYSTEM_SCALE для выбранного канала.
2) прочитать значение REG_OFFSET / REG_SCALE из АЦП.
3) вывести эти значения на ЖКИ.
4) вывести значение температуры.
5) скопировать значения offset / scale в offsetEE / scaleEE (EEPROM) при заданной температуре.

В РУЧНОМ режиме:
1) прочитать значение REG_OFFSET / REG_SCALE из АЦП.
2) вывести эти значения на ЖКИ.
3) вывести значения давления на ЖКИ.
4) кнопками UP/DOWN инкрементировать/декрементировать значения offset / scale и вывести обновленные значения offset / scale, давления и температуры.
5) скопировать значения offset / scale в offsetEE / scaleEE (EEPROM) при заданной температуре.
6) записать эти значения в REG_OFFSET / REG_SCALE в АЦП.

В процессе работы периодически измерять температуру возле датчиков давления и при изменении ее загружать из EEPROM соответствующие коэффициенты в REG_OFFSET / REG_SCALE АЦП.

Ручной режим, на мой взгляд, необходим, чтобы иметь возможность более точно подогнать показания прибора с эталонным.
Поделитесь, пожалуйста, опытом калибровки / поверки приборов.

Вы путаете системную калибровку АЦП с калибровкой канала преобразования/измерения. Ко входу АЦП для выполнения системной калибровки шкалы нужно подавать напряжение максимальной шкалы АЦП (REF), а не сигнала давления, преобразованного в напряжение.

Я считал, что это одно и то же. Раз уж системная калибровка смещения нуля вычитает внешнее напряжение на входе АЦП из результата преобразования, то по логике результатом системной калибровки полной шкалы будет коэффициент, на который необходимо умножить результат преобразования, чтобы получить полную шкалу, т.е. 0xFFFFFF для 24-бит.
По Вашей логике, системная калибровка полной шкалы нужна прежде всего для компенсации температурного дрейфа АЦП и/или ИОН?

В принципе именно так, но не только, потому как ещё существуют долговременной дрейф, изменение проводимостей по путям утечек (на плате), изменение параметров резисторов, питания и прочее. В общем случае системная калибровка (как шкалы, так и нуля) призвана скомпенсировать ДОЛГОВРЕМЕННОЙ уход параметров измерительной системы (но не преобразователя первичного) при выполнении относительно КРАТКОВРЕМЕННОГО набора измерений в заданных условиях (тут же всплывает оговорка о синфазном напряжении при системной калибровке смещения нуля - для моста это напряжение должно быть равно среднему абсолютному напряжению плеч , т.е. при питании 10 В это 5 В без отклонений в милливольтах - его можно формировать отдельно, а можно подключиться к одному из выходов моста и пренебречь теми самыми милливольтами, так как практически их влияние на фоне 5 В пренебрежимо мало). В Вашем случае системная калибровка делаться могла бы с помощью набора ключей перед усилителем, а не непосредственно на входе АЦП (только чем бы таким выдать точных +-32.5 мВ при синфазных 5 В без самого моста? 8-P). Заметьте, что поддержка системной калибровки при величинах внешнего сигнала напряжения полной шкалы близких к напряжению опоры АЦП требует на момент калибровки большего динамического диапазона АЦП, чем при непосредственно измерениях. Последнее либо обеспечивается внутренним расширением разрядности АЦП в режиме системной калибровки, либо внешним схемотехническим решением, обеспечивающим соотношение, при котором опорное напряжения АЦП во всех случаях больше или равно напряжению полной шкалы при системной калибровке шкалы.
Для контроля долговременного ухода применяется механизм поверки - регулярная, но достаточно редкая, процедура пРоверки основных метрологических характеристик. При фактических малых долговременных уходах оборудования она нивелируется до способа выявления "незаметных" отказов, а при ожидаемых "больших" долговременных уходах позволяет выявить устройства, требующие обслуживания - подстройки, перекалибровки - или, опять же, замены. Так вот поверку делают либо для канала измерения либо для канала, содержащего и первичные преобразования, и измерения вторичных величин. Т.е. если Вы продаёте платы преобразователей напряжение-код и поставляете сенсоры давления, то Вы можете защищать их метрологические характеристики по отдельности - сенсор давления будет защищаться как преобразователь первичный давление-сопротивление, а плата как преобразователь первичный напряжение-код. В случае же, когда у Вас преобразователь давление-код, Вы можете никому не рассказывать, что у Вас за сенсор, какая плата АЦП, какие напряжения питания внутри и прочее, но Вы должны обеспечить заявленные характеристики преобразования давление-код. Если короче - АЦП ничего о давлении не знает, а Вы, проверяя канал измерения (задаёте давление и проверяете соответствие выходного кода), ничего не знаете, что внутри канала

Прочитал статью на Analog Device о применении инструментального усилителя AD8555 для усиления и формирования сигнала мостового датчика 26PC01SMT.
http://www.analog.com/library/analogdialog...-05/AD8555.html

Вопрос в следующем:
в даташите 26PC01SMT параметры указаны при напряжении питания +10В. При этом диапазон выходного напряжения датчика составляет (по даташиту) +/-14.7 ... +/-18.7мВ. В статье же датчик и AD8555 запитан от +5В. Но самое интересное то, что автор указал в статье, что в даташите спецификации датчика указаны для напряжения питания +10В, но они пересчитали их для +5В, ... и приводят такие же параметры, что и в даташите?!!
Получается, одно из двух:
либо автор статьи врет, либо выходное напряжение датчика (и остальные параметры) не зависит от напряжения питания

И второй вопрос.
Температурные зависимости смещения нуля и чувствительности описываются полиномами второй степени.
Kbridge(P,T) = n0 + n1T +n2T^2 + (n3P + n4P^2)(1 + n5T + n6T^2). Параметры датчика измерили в трех точках температурного диапазона при двух значениях давлений: ноль и максимум. По результатам измерения вычислили коэффициенты полинома.
Объясните, пожалуйста, как определить температурные коэффициенты смещения и чувствительности датчика давления? Или каким образом определить значения, которые нужно записать в регистры OFFSET, FULLSCALE, при определенных значениях температуры.

Кажется до меня дошло... Имея коэффициенты полинома и подставляя текущую температуру определение давления сводится к решению квадратного уравнения (положительный корень). Назначение коэффициентов полинома следующее:
k0,k1,k2 = offset polynomial coefficients (initial, first and second order drift)
k3,k4 = pressure sensitivity and non-linearty
k5,k6 = span first and second order temperature drift

Таким образом k0 = смещению нуля при отсутствии давления в середине температурного диапазона. k3 = чувствительности.

Вопрос. Если произвести системную калибровку смещения нуля и системную калибровку полной шкалы в середине температурного диапазона (при отсутствии давления и максимальном давлении соответственно), то при решении квадратного уравнения необходимо k0 = 0 и k3 = 1, т.к. эти значения уже вычитаются/умножаются из результата преобразования?

Отвечайте, пожалуйста, а то получается разговор слепого с глухими

Ну, правильно. Забудьте только про системную калибровку, оставьте АЦП в покое. Пусть расчетами и нормалтзацией сигнала займется микроконтроллер.

Используйте коэффициены по назначению, для расчёта в микроконтроллере, а не пытайтесь их менять - они для давления с температурой, пропущенных через чёрный ящик по имени АЦП, а вот чтоб черный ящик не портился делайте ему самокалибровку (не системную!) нуля и шкалы.
Присоединяюсь к .

Т.е. ko - это не значение смещения при отсутствии давления в середине температурного диапазона? Температурный дрейф смещения учитывается следующими коэффициентами ... + k1T + k2T^2 . Или я ошибаюсь?

И что по первому вопросу о статье Analog Device?

нет, физический смысл тот - связано именно со значением смещения, а само значение не то, хотя, вероятно, может и совпадать.
пока нет времени, может чуть позже посмотрю - взглянул - там какие-то особенности перевода - не стал разбираться. извините

Вот перевод этой статьи

Ошиблись, похоже, в Analog Devices. Естественно, с изменением напряжения питания моста пропорционально изменяются и "нуль" и "диапазон".

Спасибо.
Есть еще пару вопросов, если позволите

Сейчас рассматриваю вариант применения некомпенсированных датчиков давления от Freescale MPX10, MPX12 в связке ИУ с цифровой установкой усиления и смещения AD8557 + 24-битн. АЦП AD7794. Привлекает в датчиках напряжение питания +3В и удобный конструктив. Таким образом можно всю аналоговую часть запитать непосредственно от Li-Ion аккумулятора +3.7В без всяких Step-Up преобразователей и ИОНов. Так как схема рейтиометрическая, то снижение напряжения на аккумуляторе не отобразится на результате преобразования. Последовательно с датчиком давления включить прецизионный резистор с низким ТКС для измерения на нем температурный уход датчика давления. Смущает только большее потребление MPX10/MPX12 (6mA) по сравнения 2mA у 24PCA и нелинейность (макс) 5% у MPX12. И можно ли аппроксимировать эти датчики полиномом второй степени, как описывалось выше? В общем, есть ли преимущества по остальным параметрам мотороловских датчиков перед хонейвеловскими? Что скажите?

С датчиками MPX решение с последовательно включеным резистором для измерения температуры может не пройти. Я не вдавался в подробности, но знаю, что так называемый X-tranducer, ноу-хау от Motorola, это не мостовая схема.

Я не говорил раньше, но если газы, давление которых Вы собрались измерять, агрессивные, либо сильно запыленные, невозможно вообще использовать простейшие готовые датчики, представляющие собственно только кремниевую мембрану. Через короткое время неизбежно либо датчик выйдет из строя, либо сильно уйдут показания.

Но у этих датчиков сопротивление моста (точнее Х-ducer) также растет от температуры. Какие могут быть проблемы? Вопрос только зависимость эту можно ли описать полиномом второй степени?

Надо пробовать. Практика - критерий истины.

Тоже присоединяюсь к "Забудьте про системную калибровку". Делайте термокомпенсацию программно, оставив АЦП в покое.

P.S. Письмо Вам не могу отправить, возвращается.

Такая схема у нас работает. Не знаю, со всеми ли X-transducer будет работать. С какими конкретно работает - чуть позже смогу узнать - у нас этими сенсорами конкретный Кулибин занимался. Вот только скажу, что меряли обычно напряжение прямо с питания моста (резистор, естественно, тоже был) - в сущности это то же, что с резистора, только удобнее так было - по уровням, привязке и пр.

это не есть гут, но не смертельно. гораздо опаснее не заметить большой гистерезис - его компенсировать никакая электроника не может.

Мерять напряжение прямо с питания моста с этим АЦП не пойдет,- у AD7794 входное напряжение должно быть в пределах GND+0.3V ... AVdd-1.1V. Если использовать AD8557 (min GAIN=28) вместе с MPX12, то в наихудшем случае (offset = 35mV, full scale span = 70mV) будет 105 * 28 = 2940mV. При минимальном напряжении на аккумуляторе +3.3В вроде вписываемся в диапазон АЦП, только с отключенным буфером и усилением. А вот с AD8555 (GAIN(min) = 70) уже не вписывается.

PS. AD8557 даже дешевле получается по сравнению с ИУ AD627 при несоизмеримом перевесе по возможностям.

PS2. По поводу гистерезиса... Honeywell скромно указал для 24PCA:

У Freescale указывают два гистерезиса:
У какого сенсора гистерезис меньше (лучше)?

Не понял о каких напряжениях питания может идти речь. Если сенсор питается примерно от 3 В, то пусть себе питается от 2,5 В, например, а остальное пусть падает на резисторе. И нафиг там ещё усилитель по этому каналу?

Если для узкого диапазона температур и/или без термоударов, то фрискейл наверно лучше. В широком диапазоне температур и при изменяющейся температуре ханивел по-лучше будет.

Да, согласен, при измерении напряжения питания моста (+2.5 В) усиление АЦП = 1, следовательно, будет меньший уровень шумов...

И правда не нужен

Помогите определиться с выбором: MPX10 или MPX12? Они отличаются тремя параметрами:
MPX10:

MPX12:
Может нужно исходить из ADC Input Range, чтобы сигнал с датчика в самом крайнем случае максимально плотно вписывался в заданный диапазон AD7799: 19.53mV, 39.06mV, 78.125mV, 156.2mV, 312.5mV ... и т.д. ?

To sensor_ua. Каких результатов добился Ваш Кулибин в работе с моторолловскими датчиками? Датчики некомпенсированные были?

Рассказывал о неплохих погрешностях (в районе +-0.1%), но большом гистерезисе (0.4%), причём в основном долговременном на достаточно коротком промежутке времени. Нас это совсем не устроило. Правда он мембраны лепил сам, но на других сенсорах эта технология у него показывала себя лучше. Ну и сопротивление моста в 1 кОм тоже было очень неприятным пунктом (мы обычно используем 4 кОм) - датчики питаются от петли, потому там лишние мА как серпом по Фаберже.

Что значит лепил мембраны? Речь идет о Freescale? Некомпенсированные сенсоры?

Да. Он брал голые кристаллы и упаковывал их. Обычное применение не воздух, а в основном природный газ, но ещё есть такое агрессивное нечто как меркаптан (кажись правильно диметил-меркаптан), а там нужны правильные материалы.

To sensor_ua. AD7794 имеет на своем борту источники тока 10uA, 210uA или 1mA. Я тут подумал... может запитать датчик давления 24PCA от него ? А температурный уход измерять на питании моста. Тогда и последовательного резистора не нужно. Будет ли в таком случае рейтиометрическая схема? При аналоговом питании АЦП +3В и источнике тока 1мА на мосте (Rвх=5кОм) получится падение напряжения 5В. Т.е. питать нужно током 210uA. Не слишком мало для питания?

Во-первых, маловато (проходили),
во-вторых тут недавно тема поднималась http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=51491 - запитка током и запитка напряжением несколько разнятся как по предпосылкам, так и по результатам для каждого конкретного типа сенсора.

Хочу еще раз уточнить один момент. Можно ли брать питание для аналоговой части (датчиков давления и АЦП) непосредственно от Li-Ion аккумулятора (3.3 ... 3,7 ... 4.2 В)? Т.е. схема измерения рейтиометрическая. Не будут ли влиять, например, включение подсветки и звука на результат измерения вследствие резкого падения напряжения на аккумуляторе? Или лучше все-таки запитать через LDO-стабилизатор (+3.0 В)? Эти +3.0 В питают также цифровую часть.

И второе. Кроме измерения давления на двух датчиках и измерения изменения напряжения питания моста вследствие температурного ухода еще необходимо измерить внешнюю температуру посредством термопары ((ТХА К-типа, кабель ~2м, экранированный). Так как схема измерения давления рейтиометрическая, то для измерения сигнала с термопары нужен отдельный ИОН. Наверное, именно для такого случая в AD7794 предусмотрен выбор одного из трех ИОН: два внешних дифференциальных и один внутренний (недифференциальный) 1,17 В. Внутренний ИОН 1,17 В имеет подозрительный низкий температурный дрейф (4ppm/C). Вот его я думаю использовать для измерения сигнала с термопары и напряжения на термисторе (рядом с разъемом термопары), возбуждаемого встроенным источником тока 10uA. Схему выкладываю для ясности. Усилитель сигнала термопары AD8555 (мин GAIN=70) на мой взгляд нужен для точного измерения в пределах узкого температурного диапазона и для приведения сигнала ко входу АЦП (AVdd/2).
Покритикуйте, пожалуйста, схему.

to sensor_ua. Может быть у Вас (или у Вашего Кулибина) завалялись датчики давления 24PC01SMT для дифференциального давления? Куплю пару штук за наличный расчет. С переплатой

Лучше запитать через LDO. Казалось бы важно не напряжение как таковое, а его стабильность на всё время измерения. Но есть ещё самокалибровка АЦП, результаты которой верны для определённых условий, в т.ч. напряжения питания. Ну и подавление нестабильности по питанию опять же конечная величина. Мы в батарейных девайсах тупо "замираем" - если включил ЖКИ до начала измерения, то выключить можно только после и т.п. Это доставляет определённые неудобства, но терпимые.

Простите, а какой диапазон температур и действительно ли нужна термопара?
По подключению сенсоров давления вроде никаких бяк не видно. Что касается термопары, то подключение без начального смещения (синфазное по входам усилителя равно 0) нехороший вариант. На телесистемах недавно в аналоговой конфе обсуждалось подключение термопар. Термистор же запитывать таким малым током может и получится, и даже дрейф тока может оказаться приемлемым, но для термистора надо ещё и характеристику знать, а она далеко не всегда линейная. И усилитель там скорее дело вкуса, чем необходимость.
Но если диапазон измерения температур не так уж велик, то я бы как минимум посмотрел в сторону типовой схемы из DS - Figure 24, добавив в неё отводы от измерения напряжения на мостах. В качестве чувствительного элемента применил бы платиновый RTD (для расходомера, например природного газа, это будет предпочтительнее).
Сомневаюсь. Он уже больше года только какие-то местные мучает. Сам такое добро не держу.

Т.е. общее напряжение +3.0 В для цифровой и аналоговой частей? Или лучше для аналоговой части сделать отдельным LDO-стабилизатором +3.3 В?

Термопара уже конструктивно встроена в трубку НИИОГАЗ для измерения давления. Максимальная температура для трубки +600гр. Измерять температуру нужно будет и на выходе печей.

Да, упустил этот момент из виду. У AD8555 входное напряжение должно быть в пределах +0.5 ... +1.6 В (при питании +2.7 В). Так как же действительно подать смещение на входе ИУ? Может один из выводов термопары соединить с резистивным делителем (AVdd/2) через высокоомные резисторы (10МОм + 10МОм)? Кажется, видел такое включение в каком-то аппноте, не помню где.
Или второй вариант. Использовать AD627. У него входное напряжение допускается ниже 0 (-100мВ).

В той схеме реализована рейтиометрическая схема для измерения напряжения на термисторе. В моей схеме не хватает каналов измерения, чтобы реализовать так. Поэтому сделал так, как писал выше.

У термистора максимальная чувствительность по сравнению с другими датчиками. Да и дешевле будет. Поэтому и нарисовал так. А нелинейность, опять таки можно аппроксимировать полиномом. Только необходимо знать коэффициенты термистора... Я еще окончательно не определился с измерением температуры холодного спая. Может действительно поставить TMP36 и не мучиться? Напряжение на термисторе поделим на 0.01, и получаем температуру в градусах...

Общее. Подаёте на аналог, оттуда через резистор на цифру.
Там чего-то малошумящее нужно. Высокоомные резисторы сильно шумят.
Можно попробовать, но я бы не пробуя подавал смещение.
Скорее это схема включения RTD.

10 мкА тянуть дальше нескольких миллиметров это, ИМХО, моветон.

В смысле RC-цепь? Или лучше LC-цепь? Какие номиналы?
Правильно ли будет:
Li-Ion (+3.7) -> LDO (+3.3) AVDD АЦП -> ферритовая "бусинка" + LC-фильтр на DVDD АЦП, питание МК и остальной цифровой периферии?

Притянуть один из выводов термопары к ИОН +2.5 В?


В этом случае смещение на выходе ИУ AD627 можно задать двумя обычными непрецизионными резисторами? Из каких соображений выбирается сопротивление этих резисторов? В каком случае нужно буферизировать операционником? В DS указан Average Reference Input Current 400 nA/Vtyp.

Этого я не знал. А почему?
Тогда вместо термистора поставить TMP36 и не париться?

Там - http://www.autex.spb.ru/cgi-bin/download.cgi?sensor99_rus

Что-то типа того

Не выбирал. Но думаю, что для минимизации шумов и минимизации возможного(?) влияния входного тока усилителя эти сопротивления должны были бы быть как можно меньшего номинала (в разумных пределах).

Потому, что токи утечек могут оказаться сравнимы, также потому, что влияние помеховой обстановки на сигнал от источника с высоким выходным сопротивлением обычно весьма впечатлительно.
Я бы поставил. Можно ещё посмотреть в сторону LM335 (источник у Вас можно настроить не только 10 мкА). Даже на 2N3904 (типа как это делается с использованием микросхем для котроля температуры материнок)