logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Wybór ADC i DAC do doświadczeń elektrochemicznych z ATmega128

kacperekk 03 Cze 2008 20:56 5062 10
REKLAMA
  • #1 5210666
    kacperekk
    Poziom 12  
    Posty: 43
    Pomógł: 1
    Ocena: 2
    Witam serdecznie,

    To mój pierwszy post na tym Forum, dotąd tylko czytałem, witam więc Wszystkich.

    Potrzebuję porady odnośnie tego, jakie przetworniki ADC i DAC zastosować w swoim projekcie. Cały układ ma posłużyć do wykonania doświadczenia elektrochemicznego.

    Przetwornik analogowo-cyfrowy ma mi służyć do mierzenia prądów o wartościach w zakresie -50mA do 50mA. Myślę o mierzeniu napięcia, którego spadek na wzorcowym oporniku będzie proporcjonalny do płynącego prądu. Może jest na to bardziej eleganckie rozwiązanie?

    Przetwornik cyfrowo-analogowy potrzebuję do wytworzenia różnicy potencjału -20mV do 20mV względem napięcia referencyjnego. Napięcie referencyjne stanowi elektroda odniesienia o potencjale ok 0,2V.

    W projekcie zastosowana będzie ATmega128 do akwizycji danych i sterowania przetwornikami. Myślałem o zastosowaniu 10 bitowego przetwornika ADC wbudowanego w ATmegę, ale:
    - naczytałem się na forum, że jej dokładność jest mocno uzależniona od różnych czynników, np. wykonania układu
    - wewnętrzne napięcie referencyjne często odstaje od 2,56V, lecz to chyba można załatwić już programem, kalibracją offsetu
    - chyba da się mierzyć tylko dodatnie potencjały i chyba tylko względem masy układu?

    Jeśli chodzi o przetwornik DAC to na pewno trzeba zastosować jakiś zewnętrzny. Niestety ja nie mam w tym póki co żadnej praktyki, jedynie samą teorię przetwarzania sygnałów.

    Bardziej zależy mi na dokładności polaryzacji i odczytu. Gdybym miał zagwarantowaną bardzo dobrą dokładność, to wystarczyłyby nawet 3 bitowe przetworniki, ponieważ już nawet tylko z 8 słów otrzymam zadowalające mnie wyniki. Więc jeśli rozdzielczość wpływa na dokładność, to potrzebuję jak najmniej.

    Jeśli napisałem zbyt lakonicznie to przepraszam, ale jestem chemikiem no i próbuję coś elektronicznego zmajstrować :)

    Jeśli za bardzo zakręciłem to zreasumuję: prosiłbym po prostu o polecenie odpowiednich do moich celów przetworników ADC i DAC, najlepiej nie zabijających ceną. Fajnie by też było gdyby ktoś napisał, że jednak ten ADC z ATmegi da się zastosować - trochę problemu mniej :)

    Pozdrawiam
    Kacper

    EDIT: Jednak widzę, że to nie pierwszy post ;)
  • REKLAMA
  • #2 5211004
    spektra
    Poziom 18  
    Posty: 332
    Pomógł: 10
    Ocena: 60
    Witam.
    A po co taki gigantyczny procesor. No i problem wlutowania. Weż pod uwagę ATmega 16/32. W obszarze przetwornika AC zastosuj zewnętrzne napięcie odniesiania i po sprawie. 8 kanałów - 10 bitowych - to powinno załatwic sprawe. A w poszczególnych układach wewnętzre napięcie moze się zawierać od 2,5 do 2,7V. Dlatego zewnętrzne stabilne napięcie odniesienia

    Pozdrawiam
  • REKLAMA
  • #3 5211109
    kacperekk
    Poziom 12  
    Posty: 43
    Pomógł: 1
    Ocena: 2
    spektra napisał:
    A po co taki gigantyczny procesor. No i problem wlutowania. Weż pod uwagę ATmega 16/32.

    To nie problem, bo używam gotowca z już wlutowanym uC.

    spektra napisał:
    W obszarze przetwornika AC zastosuj zewnętrzne napięcie odniesiania i po sprawie. 8 kanałów - 10 bitowych - to powinno załatwic sprawe. A w poszczególnych układach wewnętzre napięcie moze się zawierać od 2,5 do 2,7V. Dlatego zewnętrzne stabilne napięcie odniesienia

    Napięcie się waha, ale podobno jest stabilne, więc mogę pod konkretny układ wykalibrować i z głowy. Tylko ja muszę mierzyć prądy dodatnie i ujemne względem elektrody odniesienia, moja obecna wiedza nie pozwala mi sobie wyobrazić czy to możliwe za pomocą ATmegowego ADC :) No i co w drugą stronę? jaki konkretnie DCA?
  • #4 5211856
    Dr_DEAD
    Poziom 28  
    Posty: 829
    Pomógł: 126
    Ocena: 3
    kacperekk napisał:
    Tylko ja muszę mierzyć prądy dodatnie i ujemne względem elektrody odniesienia, moja obecna wiedza nie pozwala mi sobie wyobrazić czy to możliwe za pomocą ATmegowego ADC :)

    Jeżeli swoje badania chemiczne będziesz wykonywał zawsze w podobnej pokojowej temperaturze, to do kondycjonowania sygnału proponuje wykorzystać wzmacniacze operacyjne i rezystory metalizowane. Pierwszy wzmacniacz operacyjny wzmocni napięcie do +/-1.25V, drugi doda do tego 1.25V, więc na wyjściu otrzymasz sygnał 0-2.5V z zerem dla 1.25V. Zdaję się że możesz to wszystko zrobić też na jednym wzmacniaczu operacyjnym i uniknąć w ten sposób konieczności zasilania go z napięcia +/5V.
    Jeżeli masz sporo wolnych nóżek w uC to jako DAC'a użyj drabinki R2R i znowu odejmij wzmacniaczem operacyjnym offset aby torzymac sygnał +/-.
    Pytanie jest jaką wydajność prądową ma mieć układ DAC'a?
    Inną sprawą jest że tych sygnałów +/- na wyjściu i wejściu może udałoby się uniknąć poprostu odpowiednio łącząc układy, ale do tego trzeba by znać wszytkie szczegóły projektu.

    Dodano po 3 [minuty]:

    Generalnie zadanie domowe to:
    1. Drabinka R2R jako DAC.
    2. Wzmacniacze operacyjne w różnych konfiguracjach.
  • REKLAMA
  • #5 5211906
    cyberdar
    Poziom 31  
    Posty: 1465
    Pomógł: 161
    Ocena: 73
    Witam

    Z pomiarem ujemnych napięć czy prądów mimo wszystko nie ma większego problemu choć nie obejdzie się bez dodatkowych zewnętrznych układów - wzmacniaczy operacyjnych. Zakres pomiarowy jest niewielki więc jednym wzmacniaczem będziesz go musiał wzmocnić a na drugim wzmacniaczu zrobić tzw. wzmacniacz przyrządowy. Wzmacniacz przyrządowy pozwoli Ci na zsumowanie napięcia offsetu i napięcia zmierzonego na szeregowym rezystorze. Następnie programowo już załatwisz sprawę wyniku. Jeśli dobrze zestroisz układ to uzyskanie dokładności pomiarowej rzędu 0.1mA nie powinno stanowić problemu. Czysto teoretycznie możnaby uzyskać dokładność rzędu 0.04mA + powiedzmy jeszcze jakieś uśrednianie wyniku czyli 0.02 albo nawet 0.01mA. Myślę jednak, że należałoby to sprawdzić doświadczalnie. Co do DAC to albo drabinka albo coś gotowego. Może wystarczy 8-biotwy np. DAC0808.

    --
    pozdrawiam
  • #6 5211939
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 887
    Witam
    Jeżeli zależy Ci na dużej dokładności pomiaru to podłącz do ATmegi ICL7135 i problem z głowy.
  • #7 5213050
    kacperekk
    Poziom 12  
    Posty: 43
    Pomógł: 1
    Ocena: 2
    Dzięki za zainteresowanie, powoli zaczyna mi się to układać. Myślę, że jednak wolę DAC gotowy niż rzeźbić drabinki, natomiast dokładność 0,1mV to już naprawdę luksus jeśli dałoby się uzyskać.
  • REKLAMA
  • #8 5213472
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 887
    Na ICL7135 masz już pomiar +/- , auto zerowanie i dużą dokładność. Jedynie co musisz, to odpowiednio podłączyć scalaka do atmegi i cyfrowo odczytywać pomiar.
  • #9 5213955
    kacperekk
    Poziom 12  
    Posty: 43
    Pomógł: 1
    Ocena: 2
    Spotkałem się z możliwością sterowania przetwornika C/A za pomocą interfejsu SPI, odpowiadałoby mi to. Czy ktoś ma jakieś doświadczenia w tym temacie? Taką funkcję ma np. 10 bitowy przetwornik Maxima MAX5354, niestety najwyraźniej niedostępny w naszym pięknym kraju, chyba że za niego robią jakiś inny, albo są jakieś dostępne zamienniki.

    Pozdrawiam
    Kacper
  • #10 5214017
    kris_gor
    Poziom 17  
    Posty: 240
    Pomógł: 14
    Ocena: 9
    To sobie zamów sampla w maximie. Przeważnie przysyłają.
  • #11 5228068
    Ch.M.
    Poziom 27  
    Posty: 1009
    Pomógł: 62
    Ocena: 15
    LOL
    Czytam różne odpowiedzi na ten temat i nie dziwie się, że Dr_DEAD odezwał się raz i odpuścił.
    Skoro masz gotowy moduł to lecisz tak jak Dr_DEAD sugeruje na OP-AMPIE przesuwasz i wzmacniasz sygnał. Skoro na sondzie masz SEM to wykorzystaj to. Procesor ma ogromną liczbę I/O więc marnotrawstwem i czystą (beeep) jest niewykorzystanie ich. Zbuduj drabinkę. Może dobieranie rezystorów będzie pracochłonne, ale odwdzięczy się to prostotą oprogramowania twojego przetwornika C/A. Wewnętrzne napięcie odniesienia też będzie wystarczające i nie trzeba kombinować mega wypasionych układów. Wystarczy, że będziesz uśredniał kolejne pomiary, bo nie potrzeba Ci chyba dużej częstotliwości odczytów.
    Pozdro

Podsumowanie tematu

✨ Dyskusja dotyczy wyboru przetworników ADC i DAC do doświadczeń elektrochemicznych z wykorzystaniem mikrokontrolera ATmega128. Wskazano, że wbudowany 10-bitowy ADC w ATmedze może mieć ograniczoną dokładność i stabilność napięcia odniesienia, dlatego zaleca się stosowanie zewnętrznego stabilnego napięcia odniesienia. Pomiar prądów w zakresie -50mA do 50mA można realizować przez pomiar napięcia na rezystorze wzorcowym, jednak dla sygnałów ujemnych i dodatnich konieczne jest zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych do przesunięcia i wzmocnienia sygnału, np. konfiguracja z dwoma wzmacniaczami: pierwszy do wzmocnienia napięcia do ±1,25V, drugi do dodania offsetu, co pozwala uzyskać sygnał 0–2,5V z zerem w połowie zakresu. W przypadku DAC sugerowano użycie gotowych układów cyfrowo-analogowych, np. 8-bitowego DAC0808 lub drabinki R2R z wzmacniaczem operacyjnym do uzyskania sygnału różnicowego ±20mV względem napięcia referencyjnego około 0,2V. Wskazano także na możliwość zastosowania precyzyjnego przetwornika ADC ICL7135, który oferuje pomiar napięć z automatycznym zerowaniem i wysoką dokładnością, wymagający jedynie odpowiedniego podłączenia do mikrokontrolera i cyfrowego odczytu. Poruszono temat sterowania DAC przez interfejs SPI, z przykładem 10-bitowego MAX5354 firmy Maxim, choć jego dostępność na rynku lokalnym jest ograniczona. Zalecano również uśrednianie pomiarów w celu poprawy dokładności i wykorzystanie dużej liczby wejść/wyjść mikrokontrolera do implementacji drabinki R2R. Ogólnie podkreślono konieczność kondycjonowania sygnałów analogowych wzmacniaczami operacyjnymi oraz stosowanie stabilnych napięć odniesienia dla uzyskania precyzyjnych pomiarów i generacji sygnałów w układzie elektrochemicznym sterowanym przez ATmega128.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA