Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Texa PolandTexa Poland
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Zasilanie układu z przetwornikiem ADC

03 Nov 2005 23:34 4179 15
  • Level 11  
    Witam.
    Mam taki problem. Che podlaczyc czujnik cisnienia MPX4115A do przetwornika ADC 16-bitowego ADS1100 i w efekcie odczytac to poprzez uP Atmega8. Czujnik cisnienia zasilany jest napieciem 5V i ma wyjscie napieciowe od 0,2 do 4,8V. Zmiana tego naięcia wynosi 4,59mV/hPa. Dla rozdzielczosci ktora chce uzyskac, czyli 0,1hPa musze odczytac zmiane napiecia rzedu 459uV. Postanowilem, zamiast bawienia sie we wzmacnianie tego sygnalu, zastosowac dokladniejszy przetwornik ADC. Moj 16-bitowy przetwornik przy napieciu odniesienia rownym 5V potrafi zmierzyc zmiane napiecia rzedu 76uV. W moim wypadku wystarczy mi tylko 14bitow wyniku...
    Wszystko pieknie w teorii ale kto mi powie jak to zasilic. Jako ze bedize to barometr zewnetrzny potrzebuje stabilne napiecie 5V w zakresie temperatur od -35 do +40stC do zasilenia czujnika cisnienia oraz przetwornika. Dla tego przetwornika, napiecie zasilania jest zarazem napieciem odniesienia! Jak w tym zakresie temperatur utrzymac zasilanie na poziomie 5V +/- 0,5mV? Zastanawiam sie jak jest to rozwiazane w profesjonalnych aplikacjach z przetwornikami... Przecierz moje 14 bitow roboczych to nie taka strasznie wielka rozdzielczosc. Sa przeciez przetworniki 24-bitowe!
    Kto mi to wyjasni?
    Kilka razy podczas przegladania dokumentacji z roznych przetwornikow natknalem sie na zbudowany z czterech rezystorow uklad mostkowy - co daje takie podlaczenie?
    Za wszelka pomoc z gory dziekuje i pozdrawiam!
    -Sebastian
  • Texa PolandTexa Poland
  • Level 30  
    16-bit to już duża dokładność...
    I jakość zasilania będzie miała duuuże znaczenie...
    Zresztą nie tylko zasilania ale całego układu...
    Chyba lepiej zastosować jednak wzmocnienie...
  • Level 11  
    Ok. Wzmocnienie wzmocnieniem ale chyba w tym samym stopniu niestabilnosc napiecia bedzie wplywac na niedokladnisc pomiarow?
    Jak pisalem wczesniej bede uzywal 14-bitow przetwornika...
    Gdzies kiedys czytalem ze sa stabilizatory Low-Dropout. Czy ktos ich uzywal? Czy moge zasilic takim stabilizatorem caly obwod pomiarowy tzn. przetwornik (zasilanie i Uref) oraz czujnik cisnienia?
  • Level 17  
    Stabilizatory Low-Dropout nie zapewnią Ci tej stabilnośći. Raczej w grę wchodzi precyzyjne źródło referencyjne. Tylko, żę tak na szybko te które znalazłem np.
    AD780AN 2,5 lub 3,0 1mV 3ppm
    REF02AP 5,0 ±0,3% 15ppm
    i tak raczej nie zapewnią tej dokładności które chcesz.
  • Level 36  
    Bromak wrote:
    Mam taki problem
    Zdaje się, że masz problem. :!:

    Przetwornik MPX4115 ma dokładność na poziomie 1,5% Odczyt z rozdzielczością 0.1 hPa w zakresie 1000 hPa daje rozdzielczość 0,01% czyli ponad dwa rzędy lepiej. Problem nie leży po stronie zasilacza, czy rozdzielczości przetwornika AC, ale głównie w czujniku. Przy takiej relacji rozdzielczości do dokładności na ostatnich cyfrach odczytu zmierzysz szum termiczny, pulsacje zasilania czy przydźwięk W-wa I (227kHz), w ostateczności trend ciśnienia (wzrost-spadek), ale nie masz szans na odczyt rzeczywistej wartości ciśnienia.

    Jeśli faktycznie potrzebujesz mierzyć ciśnienie z tak wysoką dokładnością ( :?: ) powinieneś zastosować czujnik różnicowy o znacznie mniejszym zakresie, zaślepić jedno z wejść, skalibrować poziom i odczytywać zmiany ciśnienia uwzględniając temperaturę otoczenia.
  • Texa PolandTexa Poland
  • Level 11  
    Faktycznie - widzialem te 1,5% w dokumentacji ale sobie tego nie przeliczalem. Szczerze mowiac to nie potrzebuje az takiej dokladnosci! Tylko tak to sobie wyliczylem z parametrow przetwornika i uznalem, ze byloby fajnie... :) Zobacze jak to bedize dzialac jak dostane ten przetwornik...
    Dzieki i pozdrawiam!
  • Level 25  
    Witam.
    Wiem, że temat jest stary, jednak niedługo stanę przed podobnym problemem (MPX4115 + ADC) i chciałbym zasięgnąć trochę języka.
    Gdyby kolega Bromak mógł choćby pokrótce napisać co mu się udało osiągnąć w kwestii układu o którym mowa - byłbym zobowiązany. Oczywiście liczę też na podpowiedzi innych forumowiczów...

    Dziwnym zbiegiem okoliczności zgrałem sobie bardzo podobny duet jak kolega - czujnik MPXA4115 A6 i przetwornik ADS1110, który różni się od użytego przez kolegę ADS1100 tym, że ma wbudowane precyzyjne źródło napięcia odniesienia 2,048V. Przyznam się, że też przyszedł mi do głowy pomysł wyświetlania wyniku z rozdzielczością 0,1hPa, jednak nie tyle zależy mi na dokładności, co na obserwacji trendu. Po przeczytaniu tego tematu troszkę jednak zwątpiłem...

    Planowałem podłączyć wejście ujemne przetwornika do zewnętrznego źródła napięcia odniesienia 2,5V (niestety wewnętrznego nie da się wykorzystać, a szkoda...), natomiast na dodatnie podać sygnał bezpośrednio z czujnika. To dało by mi zakres pomiaru od ok. 660hPa do ok. 1115hPa (2,048V) - czyli dla pomiarów ciśnienia atmosferycznego wg. mnie wystarczający z zapasem. Czy to dobry pomysł? Da się uzyskać stabilne wskazania z rozdzielczością 0,1hPa? W dokumentacji MPX-a nie mogę się dopatrzeć informacji o poziomie szumów własnych. Nie wiem też, czy (i ewentualnie jaki) wpływ ma jakość napięcia zasilania czujnika, na sygnał wyjściowy. Mam szukać stabilnego źródła 5V, czy wystarczy dobrze wyfiltrowane napięcie zasilające m.in. procesor ATMega32?

    Ścieżka sygnałowa między czujnikiem a przetwornikiem będzie miała max 1cm długości i dam filtr pojemnościowy zalecany przez Motorolę.

    Czujnik dotrze do mnie w ciągu kilku dni, więc nie mogę jeszcze sam niczego sprawdzić - pytam Was zawczasu, bo nie mam doświadczenia z tego typu czujnikami i pomiarami z taką rozdzielczością (według moich obliczeń 14bit wystarczy), więc wszelkie uwagi mogą pomóc mi uniknąć nieprzewidzianych problemów...

    Pozdrawiam i sorry za wykopalisko - uznałem, że problem tutaj poruszany jest na tyle podobny do mojego, że nie ma sensu zakładać nowego tematu.

    Andy
  • Level 32  
    mozesz zastosowac 2 stabilizatory typu 7808 i 7805 najpierw ten o wyzszym napieciu stabilizuje nap dla 7805 , 7805 obciazony mpx da bardzo dokladne napiecie :) ( uzylem co prawda innego czujnika mpx5990 ale wykrywa zmiany 4mm slupa wody na ads1100 ) wachania sa glownie termiczne(przy zakresie 10atm max bledy to 60mm slupa wody) , czujnik stabilizuje sie po kilku minutach pracy i wtedy jest bardzo dokladny .
  • Level 25  
    Więc radzisz jednak użyć osobnego źródła dla czujnika? Pomysł z dwoma stabilizatorami jest dobry, jednak ja myślałem raczej o czymś takim:

    Zasilanie układu z przetwornikiem ADC

    To powinno mi dać jeszcze lepszą stabilność zasilania. W dodatku pomiędzy R1 i R2 można dodać potencjometr (helitrim) o wartości kilkuset Ω by mieć możliwość dokładnej kalibracji napięcia na wyjściu. Nie wiem tylko czy to konieczne (przerost formy nad treścią?). Zasilił bym z tego tylko przetwornik i czujnik.
    Ciekawe jest też to co piszesz o osiągniętych wynikach w swoim układzie. Podniosło mnie to trochę na duchu :). Skoro Ty przy ponad 20-krotnie większym zakresie pomiarowym uzyskałeś rozdzielczość ok. 0,4hPa to jestem dobrej myśli.
    A tak na marginesie: Co to za czujnik mpx5990? Bo Motorola (Freescale) się do niego nie przyznaje, a jestem ciekaw jego parametrów...

    Pozdrawiam i dzięki za odpowiedź
    Andy
  • Level 32  
    ups powinno byc MPX5999D pomylka wlasnie sprawdzilem :) , takie rozwiazanie moze byc wrazliwe na temperature gdyz elementy nie sa poaczone termicznie , poza tym te zrodla napiecia nie sa wcale takie doskonale to praktycznie mozesz tylko obciazyc napieciowo im mniejszy prad tym lepiej a tutaj chcesz uzyc konkretnego pradu sterujacego tranzystor.
    Uzylem 7805 100ma w takiej samej obudowie .
  • Level 25  
    Czujnik znalazłem - tak czułem, że to jakieś przejęzyczenie :). Twój daje sygnał wyjściowy 4,5mV/kPa, a mój 45,9mV/kPa, więc jestem dobrej myśli co do moich pomiarów.

    submariner wrote:
    takie rozwiazanie moze byc wrazliwe na temperature gdyz elementy nie sa poaczone termicznie , poza tym te zrodla napiecia nie sa wcale takie doskonale to praktycznie mozesz tylko obciazyc napieciowo im mniejszy prad tym lepiej a tutaj chcesz uzyc konkretnego pradu sterujacego tranzystor

    No a tym to mi zabiłeś ćwieka... Moje doświadczenia z TL431 są wręcz odwrotne... Zdarzało mi się już go stosować kilka razy jako źródła napięcia referencyjnego (co prawda nie w takiej konfiguracji) i dotąd się na nim nie zawiodłem, dlatego teraz o nim pomyślałem. Ale nie ma to jak testy - za chwilę polutuję ten układzik w pająku, obmierzę i podzielę się wynikami.
    Co do stabilności temperaturowej, to całość ma pracować w temperaturze pokojowej. Stabilność podawana przez producenta to typowo 50ppm/°C. Nie wiem, czy LM78L05 ma lepszą... Poza tym prąd płynący przez TL431 będzie praktycznie stały (ok. 8mA) - po to właśnie dodałem ten tranzystor.

    No nic. Zabieram się do testów - z czystej ciekawości :). Pewnie masz rację, że stabilizator 5V/100mA wystarczy, tym bardziej, że 12V mam też stabilizowane.
  • Level 27  
    Witam
    Nie wiem czy akurat w przypadku tego czujnika jest tak jak myślę, lecz czujnik z wyjściem tego typu posiada wbudowany mikrokontroler z wbudowaną mapą kalibrującą i przetworniki ADC DAC o skończonej rozdzielczości, przeważnie 10-11bitów, więc to co zmierzysz 14bitami to będzie krok kwantyzacji. Nie wiem czy sie myle ale przemyśl to :)
    Pozdrawiam
  • Level 25  
    W przypadku tego czujnika chyba tak nie jest, bo dokumentacja nie wspomina o jakimkolwiek bloku cyfrowym:
    Zasilanie układu z przetwornikiem ADC
    Poza tym kolega submariner nie osiągnął by takiej rozdzielczości gdyby tak było...

    Swoją drogą taka firma jak Motorola mogła by się trochę bardziej postarać tworząc dokumentację. Ta co jest traktuje sprawę - można by powiedzieć - po łebkach. Nie ma choćby informacji o wpływie napięcia zasilania na sygnał wyjściowy i stąd moje wątpliwości...
    No ale wiele się wyjaśni jak czujnik w końcu dotrze i będę mógł przeprowadzić testy na żywym organizmie. Mam nadzieje że to przetrwa, bo tani specjalnie nie jest ;).

    Tego patentu z TL431 jeszcze nie sprawdzałem z braku czasu, ale myślę, że na początek dam zasilanie według podpowiedzi kolegi submariner (78L05) i dopiero gdyby się nie sprawdzało będę kombinował.

    Pozdrawiam
  • Level 27  
    Bez urazy ale jesli wszystko realizowane byłoby analogowo, to po co mu tyle wyprowadzeń?
    W środku tego czujnika najprawdopodobniej siedzi programowalna struktura.
    Oczywiście mogę sie mylić
    Pozrawiam
  • Level 28  
    Ch.M. wrote:
    Bez urazy ale jesli wszystko realizowane byłoby analogowo, to po co mu tyle wyprowadzeń?
    W środku tego czujnika najprawdopodobniej siedzi programowalna struktura.
    Oczywiście mogę sie mylić
    Pozrawiam

    Dodatkowe wyprowadzenia zapewne służą do fabrycznej kalibracji i kompensacji temperaturowej czujnika. I wcale ta kalibracja nie musi być zrobiona wpełni cyfrowo (ADC->uP->DAC) lecz może sie opierać na programowalnej analogówce.
    Bromak wrote:
    Witam.
    napiecie 5V w zakresie temperatur od -35 do +40stC do zasilenia czujnika cisnienia oraz przetwornika. Dla tego przetwornika, napiecie zasilania jest zarazem napieciem odniesienia!
    -Sebastian

    :D Sam sobie odpowiedziałeś na pytanie tylko o tym nie wiesz. Jeżeli użyjesz tego samego źródła napięcia 5V jako napięcia zasilającego czujnik ciśnia i napięcia Referencyjnego dla przetwornika ADC to jego zmienność w funkcji temperatury nie będzie miała znaczenia. Napięcie sie uprości, samo siebie skąpensuje - przemyśl to - bo ważny jest stosunek Vout(czujnika) do Vcc(czujnika) a przetwornik ADC właśnie to zmierzy i da wynik obiektywny w zakresie 0-FFFF nie mający żadnego związku z napięciem.
  • Level 11  
    Może się komuś przyda opis konstrukcji zaczerpnięty z mojej pracy dyplomowej. W załączeniu schemat podłączenia czujnika MPX4115A wraz ze stabilizatorem napięcia oraz przetwornikiem ADC.

    Czujnikiem ciśnienia zastosowanym w projekcie jest układ o symbolu MPX4115A firmy Motorola. Jest to sensor, który przetwarza ciśnienie atmosferyczne na napięcie zgodnie ze wzorem:

    Vout = Vcc*(P*0,009-0.095)
    gdzie:
    Vout to napięcie na wyjściu czujnika,
    Vcc to napięcie zasilające czujnik,
    P to ciśnienie atmosferyczne zmierzone przez czujnik podane w [Kpa]

    Podłączenie sensora ciśnienia MPX4115A do mikroprocesora wymaga zastosowania dodatkowych układów przetwarzających i stabilizujących napięcie zasilania czujnika. Przedstawia to rysunek 7.
    Rzeczywisty zakres pomiarowy barometru będzie się mieścił w granicach od 900hPa do 1050hPa, co odpowiada napięciom wyjściowym od 3.575V do 4.25V. Daje to 675mV na 150hPa lub 4,5mV na 1hPa lub 450uV na 0,1hPa.
    Aby osiągnąć zakładaną rozdzielczość pomiaru ciśnienia rzędu 0,1hPa należy zastosować zewnętrzny przetwornik ADC, gdyż ten wbudowany w mikrokontroler nie zdołałby zmierzyć napięcia zmieniającego się o 450uV. Zastosowany zewnętrzny przetwornik to ADS1100 [9] firmy Texas Instruments. Przetwarza on napięcie wejściowe z maksymalną rozdzielczością 16 bitów, co przy symetrycznym napięciu wejściowym -5V +5V umożliwia pomiar zmian napięcia rzędu 152.5uV. Przetwornik ten komunikuje się z mikrokontrolerem za pomocą dwuprzewodowej magistrali I2C.
    Aby w jak największym stopniu zminimalizować błąd pomiaru ciśnienia, czujnik MPX4115A jest zasilany z dodatkowego, bardzo dokładnego stabilizatora napięcia. Jest to stabilizator typu LP2951 [10] firmy MICREL, którego głównymi zaletami są bardzo dobra stabilizacja napięcia oraz bardzo niewielki współczynnik błędu temperaturowego.
    Attachments:
pcbway logo