Полная версия этой страницы:
ацп с дифф.входами
fizik4
Nov 10 2007, 11:54
здравствуйте, уважаемые
есть микросхема ацп (ad7705), в описании написано, что входы для аналогового сигнала дифференциальные - то есть, она меряет напряжение между ними, в диапазоне +-2.5 В, но при этом указано, что АБСОЛЮТНОЕ значение напряжения не должно быть ниже, чем GND-100 мВ. Сигналы,которые я хочу мерять +-1.5 В, но они берутся с выхода другого прибора, у которого, естественно, своя GND. Есть ли вероятность спалить микросхему?
В этом случае надо объединить земли устройства-источника дифф. сигнала и модуля с АЦП. Иначе результат непредсказуем - даже если и не спалите, то результат замера будет, мягко говоря, недостоверным. Можно также гальванически развязать выход устройства и вход АЦП. Но при этом надо брать оба выходных сигнала относительно земли, или приводить их к синфазному виду.
Mik174
Nov 10 2007, 12:57
Обратите внимание, что напряжение на каждом из входов относительно земли не должно выходить за допустимые пределы. Вот выдержка из datasheet:
"absolute value of the analog input voltage lies between GND − 100 mV and VDD + 30 mV."
Т.е. подавать снаружи внешний сигнал с орицательной полярностью относительно земли нельзя.
Для измерения двуполярных напряжений их обычно "приподнимают" на половину рабочего диапазона АЦП. Например, на уровень 2,5 В при полном 5В. У инструментальных усилителей для этого есть специальный вход. Это же напряжение нужно подать на один из входов АЦП.
Тогда при нуле на входе схемы имеем разность напряжений на дифф. входах АЦП - 0 В, а относительно земли - 2,5 В.
При напряжении на входе -2,5 В, на входе АЦП имеем -2,5В, а относительно земли - 0 В.
fizik4
Nov 10 2007, 14:47
а нельзя сделать так: соединить вход REF+ (на который подаётся 2.5 в от внешнего ИОН) со входом AIN- (один из дифференциальных входов)? тогда вроде абсолютные значения не будут выходить за пределы 0-5 В, и при этом дифф. входной сигнал может быть от -2.5 до +2.5 В
соединить земли не получится - то устройство, которое я буду мерять,раскручивать мне никто не даст, оно стоит 150 тр (скорее мне что-нибудь открутят, если он работать перестанет)
а гальв. развязка ... это как?
неплохо бы прояснить следующие моменты, может, тогда станет понятней, что именно нужно.
- что за устройство? осн. функция, краткое описание, доступная документация, если это не секрет.
- что из себя представляет измеряемый выход? пучок разноцветных проводов? разъем? какая цоколевка?
- параметры выходного сигнала: диапазон синфазного изменения каждой линии (изменение относительно земли устройства), диапазон дифференциального изменения сигнала (изменение напряжения одного вывода относительно другого)
гальваническая развязка:
Электрическая цепь, обеспечивающая разделение сигналов как по сигнальному, так и по нулевому (земляному) проводу. В качестве гальванической развязки могут использоваться трансформаторы, оптронные пары и другие элементы -
взято здесь.
Опыт схемотехнических решений гальванической развязки в устройствах ЦОС для лабораторных и промышленных применений.
Также можно поискать
на форуме и спросить у
гугля
fizik4
Nov 12 2007, 13:35
устройство называется дериватограф Q 1500 D, применяется химиками и физиками для анализа веществ. принцип работы, вкратце, следующий: исследуемое вещество постепенно нагревают (возможен нагрев до 1500 С) и следят за изменением его массы (изменение массы - следствие разложения) и теплосодержания. По полученным данным анализируют состав (например, %-ное содержание металла в руде).
Изначально прибор подключался к 4-х канальному самописцу. Но тот приказал долго жить, поэтому мне дали задание собрать блок, который смог бы выдавать данные на компьютер. Сам прибор - огромный шкаф стоимостью много-много т.р., поэтому раскручивать его мне ни в коем случае не позволят. Из него торчит несколько кабелей, которые раньше подсоединялись к самописцу.
По поводу сигналов я выяснил следующее:
"Температура - в зав-ти от предела, на пределе 125 град. достигает
приблизительно при 1700 град.Цельсия 17 мВ* (3/5), на других пределах -
значение множителя меньше. Термопара ППР10, по-моему. Разрешение -
порядка нескольких микровольт. Теоретически однополярный сигнал.
ДТА - две встречно включенные ППР10 термопары. Сигнал - до нескольких
мВ, не более 17. Разрешение то же. Сигнал разнополярный.
Вес - выход с операционного усилителя через делитель примерно 1:10,
значение соответственно в максимуме до 1.5 В. Может быть разнополярным.
ДТГ - выход от катушки в сильном магнитном поле. Наблюдались при тряске
разнополярные сигналы до десятков мВ."
Mik174
Nov 12 2007, 16:08
Посмотрите на ADS1110.
Если не ошибаюсь, она при двуполярном питании позволяет подавать на вход напряжения от -2,048 В до +2,048 В.
Есть встроенный ИОН 2,048 В.
Есть встроенный усилитель с программруемым коэффициентом усиления 1, 2, 4 или 8.
Управление по i2c.
Если у вас уровни напряжений порядка от единиц микровольт до 17 мВ, перед ней нужно поставить усилитель. При этом
Соответственно если он тоже двуполярный, никаких смещений делать не нужно.
Еще очень хороший АЦП ADS1256 - к нему нужен внешний ИОН, и потребуется делать смещение на половину входного диапазона, зато у него встроенный усилитель с программируемым Ку от 1 до 128, он позволяет получить до 23,5 ФАКТИЧЕСКОЙ разрядности, если собираетесь измерять единицы микровольт, это очень не помешает. Кроме того снимется вопрос калибровки смещения внешнего усилителя (или необходимость покупать ОУ с таковым очень маленьким - и ценой весьма не маленькой)
Насчет гальванической развязки - блок питания схемы МК и АЦП строго трансформаторный, никаких соединений с землей всей системы (и с корпусом тоже, если он заземлен - скорее всего). Аналоговые земли измеряемой схемы и платы с АЦП нужно соединить.
Еще важный момент - у разных каналов, которые нужно измерять земля общая и можно ли их соединять между собой?
Если нельзя - на каждый канал нужно будет делать свою схему, запитанную от своего трансформаторного блока питания (транс может быть один, но с несколькими обмотками). Иначе - Вы устроите замыкание в приборе за много-много т.р.
Для подключения к ПК - ADUM для гальванической развязки линий TxD и RxD последовательного порта USART, после него, например, CP2102 - виртуальный СОМ-порт. далее разъем USB в ПК.
С точки зрения программирования для ПК и для МК - это стандартный RS232.
fizik4
Nov 12 2007, 16:55
спасибо, я обязательно посмотрю ads, но всё-таки... ответьте на мой вопрос - можно или нет? AD7705 тоже имеет встроенный усилитель до 128 раз и к тому же на неё тратиться не надо. неужели она не подойдёт?
Mik174
Nov 12 2007, 17:10
Цитата(fizik4 @ Nov 12 2007, 19:55)

спасибо, я обязательно посмотрю ads, но всё-таки... ответьте на мой вопрос - можно или нет? AD7705 тоже имеет встроенный усилитель до 128 раз и к тому же на неё тратиться не надо. неужели она не подойдёт?
а нельзя сделать так: соединить вход REF+ (на который подаётся 2.5 в от внешнего ИОН) со входом AIN- (один из дифференциальных входов)? тогда вроде
абсолютные значения не будут выходить за пределы 0-5 В, и при этом дифф. входной сигнал может быть от -2.5 до +2.5 В
Есл последнее условие соблюдается, то можно, НО, по Вашим словам:
"соединить земли не получится" это значит, на одной микросхеме все измерительные каналы объединить нельзя.
Еще один момент: AD7705 - 16 - разрядный АЦП. Причем 16 разрядов не фактических, а идеальных.
На стр. 12 datasheet на эту микросхему есть интересная табличка, из которой следует, что при коэффиценте усиления 128 и самой маленькой скорости оцифровки реальная разрядность составит всего 14. А при максимальной скорости - всего 10.
Для сравнения у ADS1256 при Ку=128 фактическая разрядность по datasheet=19.
Цитата(fizik4 @ Nov 12 2007, 23:35)

Изначально прибор подключался к 4-х канальному самописцу. Но тот приказал долго жить, поэтому мне дали задание собрать блок, который смог бы выдавать данные на компьютер.
Советую посмотреть на готовые системы сбора данных, например,
L-CARD или
СИГНАЛ. По моему опыту, чем связываться с разработкой своего железа, к которому потом еще придется писать программу на комп, проще и значительно дешевле поискать готовое решение.
Mik174
Nov 13 2007, 05:38
Цитата(Leen @ Nov 13 2007, 04:16)

Советую посмотреть на готовые системы сбора данных, например,
L-CARD или
СИГНАЛ. По моему опыту, чем связываться с разработкой своего железа, к которому потом еще придется писать программу на комп, проще и значительно дешевле поискать готовое решение.
Присоединяюсь к мнению.
Сделать самописец для измерения единиц вольт - это одна задачка, вполне легко решаемая, а вот сделать самописец, который измеряет единицы микровольт - задача достаточно сложная, там и особенности схемотехники и очень важна правильная разводка платы и много моментов может возникнуть.
Если это не Ваш основной профиль, то лучше конечно использовать готовое решение.
fizik4
Nov 13 2007, 05:43

совсем забыл попросить не советовать мне использовать готовые решения - это ж мой диплом
forever failure
Nov 13 2007, 06:30
Дипломом является что - девайс, который надо собрать, или всё таки установка, на которой надо сделать какие-то опыты, которые потом пойдут в диплом ? Если второе, то лучше взять готовое решение.
А если девайс, то только проект, или принести на сдачу коробочку и сказать - во, смотрите, оно работает

У меня (конструктор-технолог РЭА) надо было только проектную документацию, а сам агрегат весил под тонну и работал все время. Кстати, можно не брать готовое решение, а, как бы так помягче да повежливей, в общем, позаимствовать принципы построения системы. У E440 Л-КАРДа неплохое описание, правда, насчет схемы я не уверен,описание можно скачать с их сайта. С другими ситемами сбора вживую не сталкивался.
А чтоб работало - лучше все-таки взять готовое. Там ведь не только железо ваять надо, куча программной работы - старшим и мудрым захочется базу вести, еще чего-то, да и просто зачем велосипед изобретать?
По прогам верхнего уровня, если все же надумаете ваять свою, советую посмотреть, как сделана программа PowerGraph. С точки зрения анализа сигналов - просто замечательно. Особенно постанализ с математикой.
fizik4
Nov 13 2007, 08:32
именно работающий девайс - и железку, и прогу. У меня была мысль найти схемы е-440,но, боюсь, их конструкторы не захотят делиться разработками. PowerGraph посмотрю, спасибо
Сделать устройство самому будет дешевле.
Это оч. просто сделать, но долго.
Сделать можно просто:
1 метод. Подключить анологовую часть микросхемы прямо к LPT порту, а цифровую к дериватографу. И програмно реализовать интерфейс SPI на компе.
2 метод. Аналоговую часть АЦП к дериватографу. Подключить цифровую часть ацпшки к микроконтроллеру (с интерфейсами SPI и UART) через интерфейс SPI. Подключить контроллер к преобразователю UART <=> RS232. А преобразователь к ком порту компа.
Написать прогу для контроллера и компа.
Микросхема может измерять разность напряжения c шагом от ~ 1мкВ.
Нужно соединить землю микросхемы и дериватографа.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста,
пройдите по ссылке.