Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dokładny woltomierz 0-5V 6 cyfr na LTC2400+MAX6350AEPA

paluszasty 09 Paź 2016 17:33 915 4
  • #1 09 Paź 2016 17:33
    paluszasty
    Poziom 23  

    Witam kolegów.

    Od długiego czasu chodził mi po głowie pomysł miernika DIY o rozdzielczości >5.5 cyfry.

    Dla miernika o rozdzielczości 4.5 cyfry nie ma problemu, można użyć popularnego ICL7135+kilku układów oraz w miarę dobrego źródła odniesienia i powinno wszystko być ok. Jeśli chcemy mieć więcej cyfr to trzeba trochę pokombinować.

    I tak po poszukiwaniach wybór padł na układy Linear Technology LTC2400 (i kiedyś LTC2440), układy może nie najtańsze (ok 50zł przy jednej sztuce i 37zł przy ilosci >25) ale z drugiej strony cena też nie jest zaporowa.
    Tu są noty katalogowe:
    http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/2400fa.pdf
    http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/2440fd.pdf

    W skrócie są to przetworniki A/D o rozdzielczości przynajmniej 24 bity z interfejsem SPI.

    Tak na pierwszy ogień poszedł test układy na LTC2400.
    W zasadzie podstawowa aplikacja z noty katalogowej z 1 strony.
    Do odprzęgania zasilania kondensatory 100nF bezpośrednio przy podstawce (użyłem przejściówki SO8 na DIP),układ zasilany ze stabilizatora 78L05 (+2x tantal 10uF +2x ceramiczny 100nF). Dodatkowo między Vin a GND kondensator ceramiczny SMD 10uF. Bezpośrednio przy podstawce również kondensator 100nF między Vref a GND.

    Jako źródło napięcia odniesienia użyłem MAX6250AEPA też wg podstawowej aplikacji z noty katalogowej (2 kondensatory tantalowe 10uF + kondensator ceramiczny SMD 1uF między nogą NR a GND). Układ zasilany bezpośrednio z wejścia.
    Tu nota tego ukłądu:
    https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX6225-MAX6250.pdf

    Wszystko zmontowane na płytce uniwersalnej. Zasilane z akumulatora 10.8V (do wkrętarki Makita, często używam tego akumulatorka jako zasilanie).

    Cześć cyfrowa to płytka prototypowa mojej konstrukcji dla Atmega1284PA. Część analogowa nie odseparowana od części cyfrowej.

    Wyniki dla tak złożonego w godzinkę przed obiadem na płytce uniwersalnej układu przerosły moje oczekiwanie. Jako miernika referencyjnego użyłem najleprzy co mam czyli Brymen BM857. Jako źródła napięcia kalibracyjnego użyłem przetwornika LTC1657 z DIP Switchami do nastawy. O to wyniki:

    U(LTC2400) [mV] U(BM857) [mV] bląd [mV] blad [%]
    4096,66 4096,58 -0,08 -0,002
    3850,76 3850,80 0,04 0,001
    3593,71 3593,78 0,07 0,002
    3449,25 3449,34 0,09 0,003
    3320,67 3320,74 0,07 0,002
    3159,74 3159,83 0,09 0,003
    3095,34 3095,43 0,09 0,003
    2806,21 2806,30 0,09 0,003
    2677,45 2677,53 0,08 0,003
    2500,55 2500,61 0,06 0,002
    2291,61 2291,68 0,07 0,003
    2050,14 2050,20 0,06 0,003
    1793,73 1793,14 -0,59 -0,033
    1535,76 1535,80 0,04 0,003
    1278,51 1278,55 0,04 0,003
    1021,19 1020,23 -0,96 -0,094
    892,75 892,81 0,06 0,007
    506,78 506,77 -0,01 -0,002
    443,16 443,13 -0,03 -0,007
    386,44 386,50 0,06 0,016
    259,80 259,78 -0,02 -0,008
    196,41 196,37 -0,04 -0,020
    133,65 133,60 -0,05 -0,037


    Wyszedł mi średni błąd między moim Brymenem a tym układem równy 0.023%!!!!

    Przy czym dokładność BM857 to 0.03% (użyłem trybu wysokiej rozdzielczości przy 4 krotnym uśrednianiu to błąd jest mniejszy i wynosi 0.015%).
    Co więcej w programie nie użyłem żadnej kalibracji napięcia odniesienia przyjąłem je za równe 5000.00mV (A wg Brymena wynosi ono 4999.68mV). Później sprawdzę jak będzie to wyglądało z korekcją.

    Wg mnie to imponujące wyniki.

    Układ zamierzam rozwinąć, zaprojektować przyzwoite PCB+dodać jakiś bufor np LTC2051

    I teraz kilka pytań:

    -czy myślicie ze warto zastosować lepszy stabilizator napięcia 5V w celu obniżenia szumu np LT1761ES5-5 -> http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1761sff.pdf

    -czy warto zastosować jakiś lepszy niż 7809/7812 stabilizator dla zasilania źródła napięcia odniesienia (układ ma docelowo być zasilany napięciem 12V lub 15V). Myślę tu o regulatorze LDO np MCP1804.

    -czy warto zastosować jakiś optoizolator SPI np ADuM1402

    Oczywiście na płytce przetwornika nie będzie uC.

    0 4
  • #3 10 Paź 2016 09:25
    paluszasty
    Poziom 23  

    Dzięki za odpowiedź.

    O izolacji części analogowej od cyfrowej myślałem raczej w kontekscie chronienia tej pierwszej przed "śmieciami" z części cyfrowej. Nie myślałem o ochronie uC.

    0
  • #5 10 Paź 2016 17:30
    paluszasty
    Poziom 23  

    Jeśli chodzi o rezystancje wejściową to problem ten można ominąć stosując dedykowane dla takich zastosowań wzmacniacze operacyjne. Np LTC2051. Jest to opisane na stronie 23/24 pdf-a dotyczacego LTC2440. Oczywiście wniesie to trochę szumu ale nie powinno być źle.

    0