Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA

zgierzman 08 Lis 2017 17:15 2433 18
  • Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA
    Zainspirowany tematem
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3395228.html
    pokazuję własną wersję podobnego przyrządu.
    Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA

    Od kilku lat służy mi w pracy. Na zdjęciach wersja prototypowa, ale na schemacie są już poprawki.

    Najważniejszym elementem jest przetwornik MAX5661.
    Jest to programowalny przetwornik cyfrowo-anologowy z wyjściami +/-10V oraz 0-20mA
    https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX5661.pdf

    Dostałem od Maxima darmową próbkę, którą podczas uruchamiania układu udało mi się upalić. Ale pomoc techniczna producenta była tak uprzejma, że z własnej inicjatywy wysłali mi kolejną sztukę ;-) O przyczynie awarii będzie za chwilę.

    Schemat zgodny z notą aplikacyjną
    Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA

    Zasilanie zorganizowane jest dwustopniowo.
    Całość zasila bateria 9V, której napięcie stabilizowane jest na 5V przez przetwornicę opartą na LM2671.
    Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA

    Do zasilania części analogowej (wymagane +/-15V) zastosowałem scaloną przetwornicę 5V +/-15V.
    Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA





    No i tu nastąpiła skucha która spowodowała uszkodzenie pierwszej sztuki przetwornika. To +/-15V było mocno umowne, w praktyce chyba ok +/-17V, co okazało za dużo jak dla tej kostki. Dlatego dodałem na pająku dwa stabilizatory liniowe.
    Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA

    Drugim błędem, a właściwie niedopatrzeniem, był brak pomiaru napięcia baterii.
    Tu też powstał mały pajączek.

    Przetwornikiem steruje ATMega8 z wyświetlaczem 2x16
    Do tego przełącznik trybu (napięcie/prąd), TACT i enkoder.
    Pierwszy pomysł przewidywał jeszcze przełącznik regulacji zgrubna/dokładna, ale z niego zrezygnowałem. Regulacja zgrubna mi wystarczy, drugi TACT jest niewykorzystany.
    Enkoderem nastawia się pożądaną wartość, naciśnięcie przycisku wysyła komendę do przetwornika. Jeśli kręcić enkoderem z jednocześnie wciśniętym przyciskiem, to wartość od razu pojawia się na wyjściu.
    Regulacja z krokiem 0,5V i 0,5mA. Większa precyzja nastaw nie była mi potrzebna dlatego zrezygnowałem z regulacji dokładnej. I tak większość prób wykonuję na wartościach "okrągłych" ;-)

    Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA
    Na wyświetlaczu w górnej linii pokazywana jest wartość żądana, a w dolnej wartość ostatnio wysłana do przetwornika. Dodatkowo jest też wskaźnik napięcia baterii.

    Nie ma pomiaru rzeczywistego napięcia i prądu. Zrezygnowałem z tego z premedytacją.
    To nie jest przyrząd laboratoryjny, tylko prosty tester.
    Dokładny pomiar nie jest sprawą trywialną, układ byle jaki nic by nie wniósł, a układ precyzyjny mocno skomplikowałby płytkę.
    Jeśli zależy mi na dokładnych pomiarach rzeczywistych wartości dodaję w układzie porządny miernik.

    Na koniec rysunek płytki.
    Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA

    Przyrządzik sprawdza się głównie przy testowaniu różnych wejść analogowych, kiedy nie wiadomo, czy szwankuje część analogowa, czy wejście sterownika. Szybkie podłączenie dwóch kabelków od mojego testera pokazuje, czy sterownik prawidłowo odczytuje stan wejścia. Jeśli tak, to grzebać należy w kablach i nadajnikach ;-D

    Regulamin wymaga, aby istotne informacje uzupełniać w pierwszym poście dlatego mały update:

    Dokładność wartości wyjściowych przetwornika jest więcej niż zadowalająca. Dlatego rzadko podłączam zewnętrzny miernik, a i to w zasadzie "dla spokoju sumienia".

    Poniżej pomiar w kilku punktach.

    Wartości napięć - najpierw wartość zadana potem odczytana.

    -8,0V -8,031V
    -5,0V -5,015V
    0,0V -0,0055V
    5,0V 5,0034V
    8,0V 8.009V

    wartości prądów

    4mA 3,995mA
    9mA 9,009mA
    18mA 18,023mA

    Pomiar multimetrem SANWA PC5000a
    napięcia
    dokładność pomiaru napięcia na tym zakresie to 0.03%rdg + 2dgt
    prąd
    dokładność pomiaru prądu na tym zakresie to 0.15%rdg + 10dgt

    Tester wejść analogowych +/-10V oraz 0mA - 20mA


    Fajne!
  • #2 08 Lis 2017 17:21
    R-MIK
    Poziom 38  

    zgierzman napisał:
    Dokładny pomiar nie jest sprawą trywialną, układ byle jaki nic by nie wniósł, a układ precyzyjny mocno skomplikowałby płytkę.

    To dlaczego dałeś zewnętrzny ADC a nie wykorzystałeś przetwornika wbudowanego w AVR?

  • #3 08 Lis 2017 19:06
    fotomh-s
    Poziom 16  

    Zewnętrzny ADC? Chyba DAC.
    Ten MAX to 16 bitowy DAC.
    Rozumiem że masz na myśli to aby na wyjściu mierzyć napięcie poprzez 10 bitowy ADC AVRa?
    Myślisz że 10 bitów przetwornika ADC w AVR będzie na tyle dokładne aby wykryć ewentualne błędy w napięciu na wyjściu DAC MAXa?

    EDIT: Zagapiłem się trochę. AVR ma bodajże 10 bitów ADC, ale to i tak niewiele.

    Cytat:
    Dostałem od Maxima darmową próbkę, którą podczas uruchamiania układu udało mi się upalić. Ale pomoc techniczna producenta była tak uprzejma, że z własnej inicjatywy wysłali mi kolejną sztukę ;-) O przyczynie awarii będzie za chwilę.


    Masz firmę, nakłamałeś że masz, czy może są tak uprzejmi że amatorom także dają próbki?

  • #4 08 Lis 2017 19:16
    R-MIK
    Poziom 38  

    fotomh-s napisał:
    Myślisz że 10 bitów przetwornika ADC w AVR będzie na tyle dokładne aby wykryć ewentualne błędy w napięciu na wyjściu DAC MAXa?

    Autor napisał, że nie potrzebuje dużej precyzji, po co więc daje precyzyjny, kosztowny, przetwornik?

  • #5 08 Lis 2017 19:18
    fotomh-s
    Poziom 16  

    R-MIK napisał:
    po co więc daje precyzyjny, kosztowny, przetwornik

    Kosztowny? Przecież dostał go jako próbkę.
    No i to jest przetwornik DA a nie AD.

  • #6 08 Lis 2017 19:21
    paluszasty
    Poziom 23  

    Ciekawy ten przetwornik C/A szkoda że już nie produkowany wg strony MAXIM.

    Sam układ jak najbardziej przydatny. Od dłuższego czasu chodzi mi po głowie projekt kalibratora napięcia, ale projekt jest bardziej skomplikowany bo chciał bym mieć tez odczyt zadanej wartości.

    Jeśli chodzi o próbki to również studenci, doktoranci, pracownicy naukowi mogą je dostać i nie trzeba kłamać.

  • #7 08 Lis 2017 19:35
    R-MIK
    Poziom 38  

    fotomh-s napisał:
    R-MIK napisał:
    po co więc daje precyzyjny, kosztowny, przetwornik

    Kosztowny? Przecież dostał go jako próbkę.
    No i to jest przetwornik DA a nie AD.

    On dostał, ktoś inny nie dostanie. Pytam o sens użycia zewnętrzenego przetwornika. A czy DA, czy AD. AVR ma i jedno i drócie (można użyc PWM). Nie zawsze szybkość czy precyzja jest wystarczająca, ale skoro nie była ona potrzebna, to po co zewnętrzne układy? To tak jakby do uC dodać ELM402. Można, ale po co, program to załatwi. Co do LCD, to kwestia tego, że potrzeba albo większej liczby pinów uC, albo zewnętrznych układów, choćby rejestrów szeregowo/równoległych. Zastosowanie gotowego modułu ma tu więc sens.

  • #8 08 Lis 2017 19:50
    paluszasty
    Poziom 23  

    Podejrzewam że użycie zewnętrznego i specjalizowanego przetwornika było podyktowane wygodą (sam bym tak zrobił) i możliwością zmiany napięcia w szerokim zakresie. W przypadku PWM oczywiście taka możliwość istnieje ale trzeba by zaprojektować przyzwoity filtr wyjściowy żeby uzyskać naprawdę niskoszumowe regulowane i stabilne źródło prądowe/napięciowe. Wg mnie w takich zastosowaniach zdecydowanie lepiej sprawdzi się gotowy układ.

    Czy ja wiem czy zastosowanie ELM402 w połączeniu z uC to taki zły pomysł? Czasem po prostu wygodne, szczególnie że eliminuje on tez problem drgań styków. Ciekawy układ szkoda że chyba nie do kupienia. Ja sam zastosowałem kilka razy MAX6818 (8 liniowy debouncer) łącząc go z uC i nie uważam że to był zły pomysł

  • #9 08 Lis 2017 19:51
    zgierzman
    Poziom 16  

    R-MIK napisał:
    można użyc PWM

    Pewnie można...
    Ale jak wygląda układ który za pomocą PWM produkuje napięcia ujemne? Albo sygnały prądowe?
    Dla mnie prościej było użyć układu który miałem, na wyjściu ma dokładne sygnały (których ja nie mierzę w ramach feedbacku) i zapodaję komendę "zrób -7,25V" albo "zrób 5,15 mA" i nie zastanawiam się nad tym jak do tego zaprząc PWM.

    Mam firmę, ale Maxim daje (dawał) sample także hobbystom, studentom itp.

  • #10 08 Lis 2017 20:07
    paluszasty
    Poziom 23  

    Ujemne napięcia dało by rade zrobić, trzeba dołożyć dodatkowego op-ampa i przesunąć środek. Sygnał prądowy też można zrobić za pomocą przetwornika napięcie-prąd na op-ampie. Ale zgodzę się z kolega zgierzman że tak jak kolega zrobił jest na pewno prościej i w moim odczuciu lepiej. Zresztą patrząc na notę katalogową tego układu to jest (był) stosowany on właśnie do sterowania pętli prądowych i napięciowych. Jak by lepiej było używać PWM+filtr(y) to pewnie nikt by takich układów nie projektował.

    Dodano po 51 [sekundy]:

    Pisał kolega że jak potrzebne są dokłądne wartości to podłacza kolega multimetr. Jak bardzo wskazania się różnia (zadana vs mierzona) i jakiej klasy multimetru kolega używa?

    Dodano po 4 [minuty]:

    W takich aplikacjach polecał bym zastosować jakiś lepszy stabilizator o mniejszym szumie niż poczciwe kostki 78**/79**

    Dodano po 4 [minuty]:

    Podejrzewam że przyczyna zbyt wysokiego napięcia było zbyt małe obciązenie tej przetwornicy. Takie scalone przetwornice maja zazwyczaj moc minimalna z jaka pracują poprawnie, często jest to 10% . Sam byłem zmuszony ostatnio dać dodatkowo równoległy rezystor żeby wymusić prad przynajmniej 20mA. (10% pradu maksymalnego dla przetwornicy 1W/5V)

  • #12 08 Lis 2017 21:18
    fotomh-s
    Poziom 16  

    Cytat:
    On dostał, ktoś inny nie dostanie. Pytam o sens użycia zewnętrzenego przetwornika.

    A projekt jest Jego, czy kogoś innego?
    Zawsze możesz oddać nerkę, ktoś inny jej potrzebuje ;-)

    Sens użycia to tutaj między innymi sprawa wygody. Po co kombinować, kolega miał scalak to go wykorzystał. A nawet jeśli nie potrzeba dokładnych wskazań to nigdy nie wiadomo jakie potrzeby będą w przyszłości. Zawsze lepiej mieć niż nie mieć.

  • #14 08 Lis 2017 23:08
    zgierzman
    Poziom 16  

    paluszasty napisał:
    Zdjęcie ok. Bardziej myślałem o kilku punktowym pomiarze. Czy krok jest tylko 0.1V czy tutaj nastąpiło zaokrąglenie?


    Krok jest 0,5 - pisałem o tym wyżej. Co 0,5V i 0,5mA.
    5V nie wzięło się znikąd - do wyboru miałem jeszcze 4,5V i 5,5V w okolicy środka zakresu (w części dodatniej, 0 byłoby prawdziwym środkiem zakresu, ale 0 to 0 i już dlatego nie wybrałem tego punktu. W zerze w tym momencie multimetr pokazuje 0,0053)

    Na przykład dla zadanych -5V, na multimetrze mam -5,0117, ale w innej temperaturze może to być -5,0089 albo -5,0173
    Nie wykorzystuję możliwości tego układu na 100%, a i tak miałem gdzieś tabele pomiarów w całym zakresie z błędami w klasie jak na zdjęciu. Jeśli znajdę - zamieszczę.
    Wybacz, ale nie mam motywacji żeby zrobić wszystkie pomiary jeszcze raz. No i nie mam dostępu do kalibrowanych przyrządów pomiarowych.
    Sam dla siebie zakładam klasę 1 - w moim przypadku wystarczającą - robię w przemyśle, nie w pomiarach.
    Dla zadanych 9,5V odczytuję 09,509V
    Mój przyrząd pomiarowy dla tego zakresu ma dokładność 0.03%rdg + 2dgt
    Nie jestem asem metrologii, ale skoro mam błąd wskazania na poziomie 0,01%, to chyba bym się nie pomylił, gdybym uznał, że błąd całkowity nie przekracza 0,1%? A może 0,5%?
    Chętnie zobaczę jakieś rzetelne wyliczenia.

    Żebyśmy się dobrze zrozumieli: to, co mam na wyświetlaczu, to jest wartość zadana którą wysłałem do przetwornika. Jeśli jest napisane 5,0 to znaczy, że taka komenda została wydana. A na multimetrze mam wartość zmierzoną. Mój tester nie mierzy tego co jest na wyjściu - ani prądowym, ani napięciowym. Czyli: zadane 5,0V - wyświetlacz, odczyt 5,0037V - multimetr

  • #15 09 Lis 2017 00:47
    yogi009
    Poziom 41  

    Tak się zastanawiam nad tą przetwornicą z 5VDC na ±15VDC. Nie wiem, czego tam użyłeś, ale poprawna aplikacja powinna dać dość precyzyjne napięcia na wyjściu. Robiłem kiedyś taką przetwornicę na MAX743m tam jest taki dość złożony dławik. Napięcia się zgadzały, gorzej wyglądała jakość dźwięku w torze analogowym, wszystko było wyostrzone z podbitym sopranem i chudym basem. Jak się łatwo domyślić, winne okazały się śmieci, które ta przetwornica (mimo dodania opcjonalnych filtrów na wyjściu) generowała. W efekcie odpuściłem sobie takie wynalazki. Natomiast wkładanie stabilizatorów liniowych na wyjściach przetwornicy chyba nie jest najbardziej eleganckim rozwiązaniem.

  • #16 09 Lis 2017 07:15
    zgierzman
    Poziom 16  

    yogi009 napisał:
    Tak się zastanawiam nad tą przetwornicą z 5VDC na ±15VDC. Nie wiem, czego tam użyłeś, ale poprawna aplikacja powinna dać dość precyzyjne napięcia na wyjściu.

    Teraz dokładnie nie pamiętam, ale coś niezbyt wyszukanego. Może to:
    https://www.tme.eu/pl/details/qdc2wsil5_15-15/przetworniki-dcdc/qlt-power/

    yogi009 napisał:
    wszystko było wyostrzone z podbitym sopranem i chudym basem

    Mówimy o zupełnie innych rzeczach. Ty opisujesz audiofilskie doznania, a ja pracuję w maszynach o mocy 2 megawatów zasilanych z falownika. Nie jestem audiofilem, nawet powiedziałbym, że jestem dość głuchy, ale brzęczące kable i wyjące IGBT słyszę dobrze.
    Zakłócenia elektromagnetyczne też nie są małe i pomimo, że wszystkie kable są ekranowane, to i tak najwrażliwsze sygnały idą światłowodami.
    Szum na wyjściu przetwornicy nie jest w moim przypadku problemem.

    yogi009 napisał:
    Natomiast wkładanie stabilizatorów liniowych na wyjściach przetwornicy chyba nie jest najbardziej eleganckim rozwiązaniem.

    Zerknij na to:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3379984.html
    Widuję takie rozwiązania w praktyce i uważam, że są OK.

  • #17 09 Lis 2017 08:40
    yogi009
    Poziom 41  

    zgierzman napisał:
    Mówimy o zupełnie innych rzeczach. Ty opisujesz audiofilskie doznania, a ja pracuję w maszynach o mocy 2 megawatów zasilanych z falownika.


    No tak, rzeczywiście to są inne doznania :-) Co nie zmienia faktu, że dziwi mnie taki brak precyzji w wartości napięć wyjściowych tej przetwornicy (jak rozumiem mierzonych pod obciążeniem).

  • #18 09 Lis 2017 10:51
    androot
    VIP Zasłużony dla elektroda

    R-MIK napisał:
    fotomh-s napisał:
    Myślisz że 10 bitów przetwornika ADC w AVR będzie na tyle dokładne aby wykryć ewentualne błędy w napięciu na wyjściu DAC MAXa?

    Autor napisał, że nie potrzebuje dużej precyzji, po co więc daje precyzyjny, kosztowny, przetwornik?


    "duża precyzja" to pojęcie względne. Dla jednego 10bit rozdzielczości to dużo, dla innego 16bit to mało...
    Tłumacząc Twoim językiem to PWM z Atmegi to byłoby "za mało", a dodatkowy pomiar tego co daje na wyjściu "precyzyjny, kosztowny, przetwornik" to "za dużo".

    Dlatego nie warto czepiać się słów. Będzie ktoś chciał to podłączy miernik na wyjście sprawdzi ile wynosi w rzeczywistości wartość zadana i tyle.

  • #19 22 Lis 2017 22:37
    zgierzman
    Poziom 16  

    Wróciłem do tematu, przeczytałem jeszcze raz, i wydaje mi się, że R-MIK nie załapał różnicy pomiędzy "precyzja nastaw" a "precyzja wyjścia".

    Pisząc, że "niepotrzebna mi wysoka precyzja nastaw" miałem na myśli to, że nie muszę ustawiać wyjścia na, powiedzmy, 4,361V. Wystarczy mi 4V albo 4,5V. Co więcej, "okrągłe wartości" są dla mnie zwykle wygodniejsze przy ocenie prawidłowości działania wejścia analogowego.

    Jeśli jednak zadaję 4V, to na wyjściu chcę mieć właśnie tyle, a nie 3,83V albo 4,18V. Dokładne napięcia na wyjściu są jak najbardziej pożądane. PWM na wyjściu może nadaje się do nawadniania ogrodu, ale nie w przemyśle...

 
Black Friday do -15%
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Ferguson