здравствуйте!
Передо мной стоит следующая задача. Необходимо измерять и передавать в компьютер напряжение (ток постоянный) в диапазоне от сотых милливольт до десятых вольта, причем важны все 5 значащих цифр. Измеряемая ЭДС может иметь как прямую так и обратную полярность. Скорость измерения данных не менее 10 измерений/с (10 Гц).

Возможно ли решение данной задачи с помощью микроконтроллеров? Если да, то каких? Буду благодарен за любые предложенные решения.

Если важны 5 значащих цифр то нужно минимум 16-битное, а то и 24-битное сигма-дельта АЦП.
Тут вариантов на мой взгляд 2:
1. Любой микроконтроллер (хоть AVR) + внешнее АЦП от AD или TI.
2. Микроконтроллер на 51 ядре со встроенным очень хорошим АЦП от AD или SiLabs

Ну и для связи с компьютером нужен последовательный интерфейс или RS485 или USB с гальванической развязкой.

а можно поподробней про первый вариант?
какой тогда ацп именно выбрать (AD7714AN - дороговато) и обясните принцип их совместной работы (ацп и мк)?

АЦП подключается по SPI интерфейсу - так проще всего, ну и записываете ему в конфигурационные регистры нужную комбинацию, согласно инструкции. И по сигналу готовности считываете результаты измерений 2 или 3 байта. И всё.
Посмотрите на AD7709 или AD7792...

Kannikkiy, т.е. вам нужно измерять сигнал постоянного напряжения с частотой выборок 10SPS в диапазоне от 100мкВ до 100мВ с относительной приведенной погрешностью 0,001%? Или как тогда понимать ваше "важны все 5 значащих цифр"? 5 значащих цифр какого числа?

Автор ничего не говорил об относительной приведенной погрешности. Его вероятно интересует разрешающая способность не хуже 1/65535 - это уже "почти" 5 десятичных разрядов. Ну а требуемая точность это уже второй вопрос и не менее интересный...

>rezident
Это значит, что даже если величина изменряемого напряжения составляет десятые доли вольта, то все равно сотая милливольта должна быть измерена с той же точностью.

Да и еще от 10 мкв до 100 мв, а не от 100 мкв.

Оба-на сколько оказывается телепатов в форуме! Между тем у топикстартера ничего не сказано ни про разрешающую способность, ни про точность измерения. Потому и задаю уточняющие вопросы. Тем более, что разрешающая способность и точность измерения не одно и то же.

А если поставить программируемый усилитель перед АЦП, то можно уменьшить разрядность АЦП?

судя по детским вопросам автора - тему в Начинающие. там ей самое место. и к AVR она отношения никакого не имеет.

Есть такой зверь - ATmega406. Заявлены 18 разрядов (правда, при более низкой скорости). Но зато для связи с компом надо что-то мудрить

От модератора.
Их сообщения удалено излишнее цитирование.

Извините, что так долго не писал... Как раз перед выходными деньги кончились на счету...



Надо измерять сигнал постоянного напряжения с частотой выборок 10SPS в диапазоне от 10мкВ до 100мВ с относительной приведенной погрешностью 0,01% Т.е. чтобы если будет измерено напряжение 0.23457В то за правильность измерения цифры "7" можно было поручиться



А, действительно, если поставить предусилитель, можно ли решить эту задачу?

Дык без усилителя вообще весьма непросто решить такую задачу. Если измерять непосредственно в указанном диапазоне, то разрешение АЦП должно быть порядка 1мкВ. Учитывая, что генераторы опорного напряжения обычно бывают 1,25В/2,5В, то вам нужен 1,25В/1мкВ >=21 разрядный АЦП. Если же привести диапазон входного сигнала ближе к опоре, усилив его, скажем в 8 раз, то и разрядность потребуется тоже на 8 разрядов меньше >=13 разрядов. Однако тут не все так просто, потому, что усилитель внесет дополнительную погрешность, которую придется тоже учитывать.

Вот в том - то и дело что хорошо бы поставить усилитель, но который вносил бы как можно меньше искажений. Да и устройство сопряжения с компом тоже даст снижение точности...

Блок - схему я представляю:

Предусилитель - МК - АЦП - Комп

Кавовы должны быть параметры или компоненты каждого блока?

А можно ли использовать для наших задачь мк AT90USB162?

С внешним АЦП абсолютно неважен тип контроллера.
Но у него (AT90USB162) вроде как нет аппаратного умножителя - это может сильно понизить производительность и увеличить расход ПЗУ...
Из опыта: желаемую автором точность измерений практически невозможно получить без проведения калибровки каждого выпускаемого изделия даже с 24-битным АЦП и достаточно точным опорником и PGA.
Надо брать АЦП со встроенным PGA. Но идеальных PGA не существует, в любом случае будет вноситься дополнительная погрешность.
Это ещё почему? Неужели злые вирусы из WinXP пролезут по каналу связи и заразят смертельной болезнью наше устройство?

этот мк выбрал чтобы соединение с usb было проще и не надо было паять перехождников com->usb.

Чепуха!
Оно ну никак не может дать снижение точности, если вы сами ее снижать не будите.
Доп. помеха - да, но при правильной разводке это не проблема.

Меня терзают смутные сомнения... (в связи с высказанными автором перлами)
А автор 100% уверен что ему надо измерять 10мкВ с точностью 0.01% ?????????
Тут разрешающая способность 1нВ нужна!!!!!
А АЦП 24 бита с опорой 1В даст разрешение около 60нВ
А ведь те кто предлагал 18 битные АЦП и 24 битные даже не заикалсь об усилителе....
И не просто усилителе, а об усилителе с нелинейностью, дающей погрешность менее 0.01%....
А с шумами у вас что? Вы понимаете что динамический диапозон и точность ограничены снизу шумами?
Шумы конечно можно давить усреднением, с ОЧЕНЬ длинной выборкой... Но в определенных пределах.
Вы в курсе, что даже у лучших АЦП 24 бита динамический диапозон максимум 120Дб (примерно) - т.е. 1-2 бита не соответствуют истинне (для одного измерения)
ПП 4 слоя, правильная разводка, экранирование, правильное питание итд... итп...

ИТАК: Супер линейный и стабильный АЦП 24 бита + супер линейный и малошумящий усилтель + ОЧЕНЬ низкий уровень шума на входе.
Еще раз: автар понял какую задачу ставит?!????????

Если не секрет, то откуда сигнал идет?
Это вообще для практического применения, или это диплом/теория/итп?

Если 1ое - и все действительно так плохо... Купите вольтметр с интерфейсом к ПК. Очень сомнительно что вы сделаете лучше, или даже близко к заявленному.
Если 2ое - вы не верно поняли задание. Либо препод уже отметил новый год

PS Кстати как вариант: только что сделал подобное на АТтини45 (и всё)
Параметры похуже конечно (намного ), но цена и простота....
Думаю кому-то будет интересно...

АЦП 10 бит.
Разрешающая способность 2.5мВ без усилителя, и 125мкВ с усилителем. (опора 2.56)
Частота дискретизации от 8кГц и выше (можно понижать программно усредняя. заодно точность заметно повысим)
Калибровать конечно надо, это факт!

Я использовал внутренний ИОН. Он конечно не ахти - зато никаких внешних элементов.
Можно поставить внешний, с меньшим опорным напряжением. что улучшит разрешающую способность и стабильность.

Интерфейс USB софтварно реализованный.
Все напряжения соответствуют спецификации USB.

PPS Все работает. Проблем нет.
Кому интересно - схема
Сигнал может быть двуполярный. Переделать под однополярный, и увеличить ДД не сложно

А на самом деле получите немалый геморрой. USB это не так просто, с пол-пинка не заработает. Если действительно хотите упростить себе жизнь цепляйте на UART FTDI микруху. И будет счастье.

Здравствуйте снова!



Задача имеет практическое применение. Сигнал приходит от датчика Холла - датчика напряженности магнитного поля. При изменении магнитного поля на нем появляется ЭДС, которую мы и измеряем. Сейчас для этой залдачи используется цифровой вольтметр В7-38, но он не имеет выхода для подключения к компьютеру. Его характеристики полностью удовлетворяют требуемым параметрам. Так что если это было возможно собрать еще в советские времена, то сейчас, это должно быть еще проще и удобней. Одно время даже была идея снимать сигнал непосредственно с индикаторов вольтметра, но она была отклонена.

Нашел схему вольтметра В7-40 имеющего интерфейс КОП (GPIB IEEE-488) , но этот интерфейс надо переделывать под ком/юсб порты, да и наворочено там изрядно лишнего. Надо-то всего измерить и отправить на комп, больше ничегно по сути.

Характеристики можно здесь посмотреть

http://www.radar1.ru/spec/v7-38.php

Сомнительное счастье...
Доп. корпус на плате, завышенная цена.

Если у вас с этим проблемы, это не значит что это сложно.
USB это реально, даже для новичка. Да, нужно разобраться, но это не очень сложно.
У нормальных фирм (например cypress) есть готовые рабочие примеры дров, программ и прошивок.

Тем более тут можно обойтись одной EP0.
Без булков изохронов и интерруптов.


Профессионалам да, вам это будет сложно. Лично я слабо представляю полноценные пути решения этой проблемы, чтобы решение полностью соответствовало всем требованиям.
Нет, конечно сделать можно, но времени вы на то угробите.... (если вы студент, или где-то работаете и это не для основной работы, то несколько месяцев минимум. и далеко не факт что получится)

Если надо просто решить проблему - возьмите готовый модуль расширения GPIB для ПК и пишите только прогу.
Либо сами делайте переходник. Это будет значительно проще, чем сделать измерительную систему удовлетворяющую вашим требованиям.
Либо выбирайте из готовых измерительных систем, заточенных для подключения к ПК.

Много чего есть. Но речь шла об AVR... Если речи не идёт о серийном производстве, а о выпуске 1-2-10 штук, то отсутствие траты времени на изучение и отладку USB интерфейса окупится мгновенно и многократно. И с этим не поспоришь... Подход: да я это сделаю за 2 дня - очень свойственен молодым и очень малоопытным людям, которые не умеют оценить время разработки, а время - деньги. Связь тут однозначная.
Не забывайте - это подфорум для начинающих.

С новым годом всех участников обсуждения!

- за 2 дня и не надо... До весны...

Дело в том, что подобные специальные задачи в общедоступной литературе не изложены и разработать схему не так - то просто.

Как я говорил, сейчас для этих целей исплоььзуется вольтметр В7-38, еще советского производства. Неужели за 15 лет не появилось никаких достойных аналогов? Более миниатюрного и простого в использовании и дружащего с ЭВМ? Существует множество приборов, отвечающих нашим требованиям, но в них много лишних наворотов, поэтому они стоят раз в 5 дороже устройства, собранного только для измерения и передачи данных. Вот в чем дело...

Если нужен всего один прибор, самый быстрый и дешевый вариант - заменить аналогичным вольтметром с интерфейсом RS-232, например В7-65/2
Разработка вряд ли обойдется дешевле, не говоря о времени.

Если это самый деевый вариант, то проще купить другой прибор... За 30000 есть и более хорошие варианты... Ведь если использовать МК пусть даже 24-битный и по ком-интерфейсу, я считаю что все устройство уложится в 5-7 тысяч. Нам же не нужно цифровое табло, внутренний фильтр статистического разброса, измерение тока и ручное перещелкивание пределов, не нужны щупы. Все это лишняя трата денег. Цель - собрать блок к прибору, а не купить дорогой прибор.

Вы почему-то забываете, что в цене готового устройства уже включена стоимость его разработки. Если прибор выпускается серийно в больших количествах, то стоимость разработки составляет весьма малый процент от конечной стоимости прибора. Для вашего же единичного устройства стоимость разработки будет полностью включаться в сумму затрат на его изготовление. ИМХО за 5-7 тыр. даже очень непритязательный студент не возьмется за его разработку и изготовление. По-моему, для вашего случая готовый прибор с интерфейсом - самое оптимальное решение. А функции, которые вам в нем не нужны, можно просто не использовать

Дополнительный плюс готового прибора в том что к нему уже есть драйвера (как правило) и можно использовать готовый софт, например Labview.
Т. е. весь процесс замены можно уложить в одну-две недели.
Конечно, если реальная цель научиться программировать контроллеры, тогда понятно зачем собирать блок .

Посмотрите на калибраторы напряжения Druck, ИКСУ, КИСС...

Если снизить требуемую точность до 0.1% или повысить нижний предел до 100мкВ, то это уже будет ближе к жизни. И пожалуй, хоть и не очень просто, но сделать можно. Т.к. можно будет обойтись без усилителя.
Так ли нужны эти 0.01% ?

Druck TRX-II-R

Многофункциональный калибратор электрических сигналов.

Цена: 156 405 руб.

ИКСУ-260 цена 81774.00

КИСС-03 цена 37 600,00 руб.

Я в отпаде...

Тогда действительно проще купить В7-78/1 за 33 000 и сдавать его на время в аренду другим лабораториям, чтоб хоть как-то окупался...



Действительно, здраво рассудив решил, что надо сделать так

предел 1мВ с точностью 0.01% в диапазоне 1мВ - 2В

А вы уверены, что здраво?
И что рассудив?
Абсолютное большинство современных приборов имеют гальваническую развязку входа и входа.
Ваши 5-7 тысяч включают эту надбавку?
Я понимаю, конечно, что для некоторых контор ( сам когда-то в такой работал) проще потратить несколько месяцев работы сотрудника/инженера на самостоятельную разработку, чем купить готовый прибор.
Да и у меня тоже всё построено на "натуральном хозяйстве", когда всё делается одним человеком, но это
не правильно, это от "нищеты", и гордиться тут нечем.

А обосновать можете эту точность?
(Hint - надо различать разрешение и точность)

Здравствуйте!

Я нашел схему отвечающую нашим требованиям и даже их превосходящую.

http://www.gaw.ru/pdf/TI/app/adc/sbaa031.pdf

Только эта схема будет очень дорогой в плане сборки один МК, который там стоит Стоит 6070 руб. Я вот думаю, а что если отбросить этот МК, фильтры, один из каналов усиления, и на выход АЦП поставить свой МК и передавать данные в комп. Возможно ли это? Или она тогда не будет отвечать указанным параметрам?

Тогда проще всего купить хороший тестер с интерфейсом RS-232. Как пример, Sanwa PC5000 имеет разрешение на шкале 500 мВ 10 мкВ при 5 измерениях в секунду, точность 0.02...0.03% и стабильность "0" десяток-другой мкВ.
Все почти вписывается в Ваш бюджет, а батарейки в нем работают долго.

А откуда видно, что схема отвечает и даже превосходит ваши требования? И какой канал усиления Вы собираетесь отбрасывать? Может, невнимательно смотрели схему? А МК можете поставить почти любой.
Только тоже считаю, что стоит Вам прислушаться к советам и найти готовый прибор. Вы же не собираетесь их тиражировать? А разработка и построение единичного измерительного прибора с высокими характеристиками, задёшево, да без опыта... Одним только временем (которое, по Вашим словам, единственное, что у вас есть) всё это не компенсируешь.

Sanwa PC5000 (или аналогичный ему РС500) - имеет нижний предел 50 мВ. Значит ли это, что значения меньшие 50 мВ измерить не удастся? Т.е. минимум будет 0.05000 или же 0.00001?

Информация о мультиметре:

http://www.multimetr.ru/pc500.html

50 мВ это диапазон шкалы, т.е измерение производится от 0 до 50 мВ (разрешающая способность в 10мкВ как раз для этого диапазона). Для измерения напряжения больше 50мВ (например 56) переключится на следующий диапазон - 500 мВ

Возьмите старый сов. Вольтметр Щ300 (в Присте ( http://www.prist.ru/produce.php/card/meas.htm?id=-997271533 ) новый складского хранения 10000 тр),прикрутите к нему на АVR интерфейс и будет вам счястье. Лучше все равно не сделаете

- их у нас целых 3 штуки Да вот только куда там прикручивать? И какая должна быть тогда схема? Щ300 - штука хорошоая и даже как написано в руководстве "цифровая", жаль тольк оцифры ламповые...

У него на задней стенке 2 разъема с очень простым двоично-десятичным ТТЛ-интерфейсом, к которому без труда прикручивается любая AVR с добавочным мультиплексором. По характеристикам Щ300 лучше, чем Agilent 34401A или Keithley 2000 за ~$1300

Так там индикаторы - наподобие ламп с 10 цифрами от 0 до 9 (забыл к сожаленью как они правильно называются) ? Ну вот вам вариант решения в лоб. К сожалению не знаком со схемой прибора но вот Вам вариант.
Анализируем напряжение на выводах индикатора. В зависимости от того на каком выводе оно присутсвует, определяем какая цифра на идндикаторе. Далее определяем напряжение. Расчет показывает , что для 5 цифр потребуется 15 выводов, меги 8 или 88 хватит с головой.

Добавлено: Вот vss157 говорит, что там даже интерфейс цифровой имеется, тогда вообще никаких извращений типа моей бредовой идеи не потребуется.

- если вы читали топик, там было отмечено, что мы пробовали разработать схему, снимающую данные непосредственно с работающего сейчас вольтметра В7-38 ( с его индикаторов). Но эта версия была отвергнута как неконструктивная...


Какой тогда микроконтроллер посоветуете? И какие должны быть номиналы внешних элементов. Ведь техника - то советская, наверняка будут проблемы при стыковке (токи не те, напряжения)

У него примитивный интерфейс с гальваноразвязкой от измерительной цепи. Данные идут в параллельном в двоично-десятичном коде (уровни ТТЛ) - каждей цифре по 4 бита в ДДК. Также на разъеме строб готовности данных и вход для внешнего запуска (если нужен). Еще выводится положение запятой. Управления (переключения пределов и режима измерений) нет.

Если использовать 4 мультиплексора типа 555КП7 (74LS151) или 555КП15 (74LS251) (8 на 1) то любой не-8-ногий (Tiny2313, Mega8). Если не использовать мультиплексоры то любой 40-ка ногий - либо что-то из 51-го типа АТ89S52 или например ATMEGA32 (из пушки по воробьям)
Насчет уровней. Там нормальный ТТЛ (155-я серия). Если кабель не будет ловить импульсные помехи (витые пары или все провода в общем экране) то проблем быть не должно. Описание интерфейса (очень краткое) есть в мануале к прибору

Там стоят индикаторы тлеющего разряда типа ИН-12 и у них каждой цифре соответствует свой катод (раб. напряжение >150В) и статическая индикация. Так что потребуется чуть менее 50 входов плюс резистивный преобразователь уровня.

Они не аналогичны. см. http://www.multimetr.ru/pc5000.html
PC5000 точнее, и по умолчанию имеет на пределе 500 мВ (меньше у него нет) разрешение 10 мкВ, при 5 измерениях в секунду. Погрешность "0" - в пределах примерно 20-30 мкВ.
Можно включить режим 5,5 цифр, как на картинке справа, тогда разрешение на этом пределе (500 мВ) станет 1 мкВ, и 10 мкВ - на пределе 5 В, но при 1,25 измерениях в секунду.
RS-232 или USB у него гальванически развязан на ура - с отдельными светодиодами/фотодиодами.
Все остальное с такой же или сравнимой точностью будет сильно дороже и геморройнее.

Мне стало очень интересно, когда я заглянул в Прист и проверил цену действительно пишут 10000 рублей, в то время как в других фирмах ниже 35000 не опускается.
Я не поленился и отправил запрос, и вот что получил :
"...
Щ300 нашей компанией не поставляется, так как прибор снят с производства еще до 1993 года.
Предлагаю Вам аналог со склада - вольтметр универсальный В7-78/1 по цене 29’500р. Краткие ТТД здесь: http://www.prist.ru/produce.php/card/meas.htm?id=538606077
...
С уважением,
Менеджер по работе с дилерами
Гуркин Павел Борисович
mailto:gurkin@prist.com
ЗАО "ПРИСТ"
"

Так что 10000 за Щ300 это миф...

А вы пробовали такую схему собирать? Будет ли она работать? И с какой скоростью - измерения Щ300 или со скоростью передачи данных на МК? Какой интерфейс посоветуете - USB или RS-232?

Естественно со скоростью обновления результатов измерения прибором. Если только вы не задумаете использовать внешний запуск преобразования.
Интерфейс чего именно?

Такую точно -нет, но лет 10 назад подключал их к компьютеру через некую плату параллельного ввода - тоже через мультиплексоры. Все работало.
Для простоты вполне достаточно RS на скорости 9600

Я давно подозревал, что Прист "гнилая" фирма. Раз не поставляется, зачем держать в прайсе с ремаркой "выпуск до 93 года складского хранения"? Если это сделано для "завлечения" клиентов с последующим "разводом" на продукцию, дилером которой они являются (АКИП - это их торговая марка, под которой они продают как правило китайские приборы)- то это очень плохой прием

Если можно, скажите, к каким пинам в разъёме на Щ300 подключить? Где пины данных, синхронизатор и т.п.? В документации к прибору этого нет.

Эти данные есть во втором альбоме схем на первой странице. Человеческого описания нет. Но разобраться можно. В ручную надо составлять таблицу кодов пределов измерений. Строб чтения данных - контакт А3 разъема Х13.

Спасибо! У нас есть оба альбома...



А вот это действительно полезная информация... потому что и в правду Пробовал искать описание коммутации Щ300 с ЭВМ в интернете, но все глухо. Как будто никто никогда его к компу не подключал... Хотя при таком массовом выпуске это маловероятно...

Если можете, раз вы пробовали это делать, скажите, пожалуйста, как же все-таки коммутировать этот цифровой интерфейс?