АЦП високої роздільної здатності для датчиків шуму в змінних умовах

9

Вступ

У відповідь на це питання щодо адаптивних підсилювачів було рекомендовано, що для вирішення змінних умов може бути більш економним просто використовувати АЦП з більшою роздільною здатністю, щоб мені не потрібно було турбуватися про посилення і я можу робити масштабування. в програмному забезпеченні.

Огляд

Я намагаюся створити схему збору даних для датчиків розтягування на основі кузова на текстильній основі. Текстиль змінюється стійкістю, коли він розтягується (приблизно 1 порядок, 10 к -100 к з 30% розтягуванням). Точні діапазони змінюватимуться залежно від того, як ріжеться текстиль, чи він просочений потом, температурою, скільки років старий матеріал, як він монтується і т. Д. Вся справа повинна бути якомога меншою, оскільки вона встановлена на руці , тому мінімізація кількості компонентів є великим плюсом. $\Omega$ $\Omega$

Більше того, я хотів би, щоб схема була багаторазовою для інших програм, які можуть мати гірші показники. Наприклад, якщо я використовую більш дешевий варіант текстилю, діапазон мого опору може бути таким же поганим, як від 100 до 300 . $\Omega$ $\Omega$

Шлях сигналу

[текстиль] -> [міст пшеничного каменю] -> [низький пропуск] -> [підсилювач приладів] -> [ADC] -> [AVR]

Вимоги

Отже, я шукаю АЦП, який буде відповідати моїм вимогам. АЦП повинен бути:

16 біт +
Як можна простіше у використанні: набагато краще, якщо для AVR / Arduino вже написаний код інтерфейсу ...
... але в той же час максимально вичерпний: я бачив деякі АЦП із фільтрами низького пропускання та вбудованими PGA - тим краще, поки це не спричинить конфігурацію
8+ каналів, або якщо це досить просто реалізувати, 2х 4+ каналів. EDIT: Якщо я використовую міст Wheatstone, можливо, я хочу 8 диференціальних вхідних каналів (тобто 16 каналів) ...
Я не думаю, що напруга в роботі має значення ... (найкраще, якщо не вище 5 В)
Поверхневе кріплення
Не потрібно бути дешевим (це одноразово)
SPI проти I2C не має значення, я думаю ...
100+ Гц

Дослідження

Поки що через Google, я знайшов такі фішки:

Лінійні пристрої пропонують різні 16-24-бітові дельта-сигми АЦП, деякі з яких я бачив рекомендовано: http://parametric.linear.com/html/no_latency_delta_sigma_adcs?p=5312974
Microchip має цілий ряд варіантів, деякі з яких я бачив, рекомендуючи: http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=11022&mid=10&lang=en&pageId=79
Аналогові пристрої мають низку всебічних мікросхем збору даних з підсилювачами та фільтрами (немає необхідності в зовнішній обробці сигналів):
Я ще не дивився на TI фішки ...

та наступні навчальні посібники:

http://arduino.cc/blog/2010/11/29/tired-of-a-10-bit-res-hook-up-a-better-analog-to-digital-converter/ (LTC2400)
http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1275676171 (TI ADS8341)
http://forums.adafruit.com/viewtopic.php?f=31&t=12269 (MCP3424)
http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1248751435 (LTC2410)

Посилання на напругу?

Нарешті, деякі люди рекомендують точну контрольну напругу, наприклад, аналогові пристрої серії REF19x . Ви вважаєте, що це необхідно? Резолюція, безумовно, важлива для мене.

Висновок

Повідомте мене, якщо у вас є рекомендації! Я також не впевнений, що саме шукаю, тому поради щодо того, як прийняти рішення, також оцінені.

sensor adc

— тераса
джерело

Я сподіваюсь уникнути подібного роду історії: arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1264346368

— тераса

@msutherl - Невже буде велика справа, якби вам довелося використовувати mux для підключення до цього АЦП? Вам буде важко знайти 16-канальний, 16+ бітний АЦП, але 1-канальні або 2-канальні частини досить легко ...

— Кевін Вермер

1

Самі біти не визначають динамічний діапазон. 24-бітні перетворювачі теоретично можуть мати динамічний діапазон 144 дБ, але реальні перетворювачі становлять 100-120 дБ або близько того. Ви впевнені, що вам потрібна така велика роздільна здатність для датчика розтягування? Ви намагаєтесь обробляти безліч датчиків розтягування різної величини? Було б краще просто використовувати підсилювач зі змінним коефіцієнтом підсилення, я думаю, і налаштувати його під кожен. Вам доведеться де-небудь робити цю калібрування десь.

— ендоліт

1

Вам потрібно 100 Гц + для кожного датчика або для всіх них? З багатоканальними АЦП ви часто отримуєте 1 АЦП та мукс, тому вам доведеться розділити SPS на кількість каналів (або більше, якщо пара мукс / адк не може перемикати канали дуже швидко).

— jpc

1

@msutherl Так, підсилювач з ручним посиленням або підсилювач програмованого посилення. Чимось на зразок PGA116 міг би обробляти вибірку всіх ваших датчиків у кругообіг із різним посиленням для кожного з усім, що робиться в програмному забезпеченні?

— ендоліт

7

ADS1256 від TI має вісім однобічних 24-бітових каналів з вхідним буфером високого опору та PGA. Проект OpenEXG має код PIC для його інтерфейсу (вони використовують двоканальну версію ADS1255, але він повинен бути однаковим).

Якщо ви хочете диференціальних входів, то є ADS1298 , з 8 каналами, PGA та A / D, внутрішня довідка, плюс ЕКГ / ЕЕГ-схема, яку ви можете ігнорувати. Я не впевнений, що ви можете знайти приклад коду для цього.

Якщо ви шукаєте дозвіл, то точний, низький рівень шуму є обов'язковим.

— Ярослав Кмунт
джерело

5

Можливо, нетрадиційна ідея, мені цікаво, що ви думаєте про це:

Один порядок виглядає досить великою зміною, щоб виміряти його безпосередньо в ланцюзі дільника напруги.

Потім ви можете використовувати менший АЦП і змінювати струм через датчик. Фільтрований джерело напруги ШІМ + послідовник напруги (може бути один транзистор NPN, якщо ви стегна в космосі) може різко покращити ваш динамічний діапазон.

Ви можете використовувати один або два з них і перемикати напругу при вимірюванні різних датчиків.

— jpc
джерело

Зовсім нетрадиційний. Насправді, якщо він хоче використовувати невеликий 8-бітовий мікроконтролер, таким чином він може уникнути роботи з 24-бітовими значеннями, а складність може бути меншою, ніж поєднання цих складних АЦП. Динамічний діапазон в ідеальному випадку може бути сумою динамічних діапазонів АЦП та ШІМ. З іншого боку, здається, що для багатьох людей аналогові конструкції важче цифрових, тому просто використовувати 24-бітний АЦП може бути простішим. Крім того, динамічний діапазон АЦП можна збільшити за рахунок надмірного вибору та цифрової фільтрації ... ну, вже не просто.

— Ярослав Кмунт

@Jaroslav Спасибі 1. У нього вже є міст Пшеничного каменю, тому я думаю, що він не зовсім боїться аналогової частини. :) 2. 1 або 2 біта додаткової роздільної здатності мають бути досягнуті простим фільтром запущеної суми.

— jpc

1

Справді! Ось посилання на ОП: http://www.dspguide.com/ch15.htm

— Ярослав Кмунт

3

Якщо ваша головна турбота - мати широкий динамічний діапазон для будь-якого даного "датчика", ви можете розглянути можливість використання DAC (або навіть просто джерел напруги, керованих MPU-штирями) для налаштування зміщення / посилення підсилювача для зміни продуктивності системи для різних матеріалів.

Ви також можете слідувати цій стадії змінного посилення за допомогою схеми інтеграції заряду, щоб ви могли отримати чутливу чутливість сигналу, регулюючи період "експозиції".

— Іграшковий будівельник
джерело

0

Якщо у вас є достатня обчислювальна потужність для потрібної швидкості вибірки, врахуйте цифрову фільтрацію. Савицького-Голі фільтр, ф / ех.

Ви можете змінювати алгоритми легше, ніж ви можете змінювати частини;
Натискаючи частину фільтрації на програмне забезпечення, ви, ймовірно, можете використовувати нижню специфікацію, ніж якщо сама частина повинна була бути більш стійкою до шуму або виконувати всю фільтрацію;
Ви дізнаєтесь ще багато про свої дані та про те, що вам потрібно від них, і зможете зробити більш обґрунтований вибір деталей, якщо ви, власне, потребуєте більш детальної специфікації.
Програмне забезпечення та навички легко передаються вашим іншим програмам!

— Дж. Роберт
джерело

вся фільтрація буде виконуватися на ПК у середовищі обробки сигналу в режимі реального часу.

— тераса

0

Чому б не повернути його до 11, а просто скористатися TI ADS1262 . Це 32-бітний АЦП, з 11 входами та PGA!

Маючи 32-бітові ви можете зразки чого завгодно. І це навіть не так дорого. Більше того, якщо ви робите лише один із них, просто отримайте безкоштовний зразок .

Ще один варіант - використовувати PSoC. Це мікроконтролери, що містять повторно налаштовані аналогові та цифрові блоки, які можна використовувати для створення всіх видів функцій. Ви можете вибрати один із 16-бітним АЦП, PGA, ЦАП та цифровим фільтром, щоб зробити власний автоматичний діапазон, автоматичну обрізку, перебір вибірки, цифрову фільтрацію, АЦП!

Програмуючи ці речі, це додавання, коли ви просто малюєте потрібну схему, вибираючи заздалегідь визначені функції. Потім напишіть якийсь код С, і ви відійдете.

— Rocketmagnet
джерело