[ADC0816] Pomiar małych wartości z wykorzystaniem zewnętrznego Uref

To nie jest miejsce tylko dla początkujących, wszyscy jesteśmy w czymś początkujący i wymieniamy się doświadczeniami.
Awatar użytkownika
tasza
Expert
Expert
Posty: 871
Rejestracja: czwartek 12 sty 2017, 10:24
Kontaktowanie:

[ADC0816] Pomiar małych wartości z wykorzystaniem zewnętrznego Uref

Postautor: tasza » sobota 13 sty 2018, 21:23

#slowanawiatr

W zasadzie to powinno być w blogu o Motorolce, ale temat jest jednak dość ogólny i możliwe, że ktoś się kiedyś nadzieje i na ten przetwornik i na konieczność pomiaru zupełnie niedużych wartości...

Ponownie dla ustalenia uwagi wskazuje na dokumenty do kostki:
:arrow: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/adc0816.pdf

W przypadku sensorów temperatury LM35 czy MCP9700 powstaje konieczność pomiaru w sumie niewielkich napięć, rzędu dziesiątek lub setek miliwoltów. Staje się to problematyczne, gdy musimy to realizować przetwornikiem o niskiej rozdzielczości, przykładowo 8 bitów. Dodatkowo, jeżeli podstawowy układ aplikacyjny ciągle wspomina o napięciu referencyjnym Uref na poziomie +5V (a dokładnie 5.12) to proste wyliczenie może napawać smutkiem: 5.12/256 to 20, czyli do zmiany wyniku o 1 bit potrzeba ΔU=20mV. A taki przykładowo LM35 daje 10mV/°C. Widać, że tak wysokie napięcie referencyjne i tak niska granulacja numerycznego wyjścia wprowadzą nam do pomiaru straszliwe przekłamania, to już będą odczyty raczej orientacyjne, takie pi razy drzwi.

Ale jak się dobrze przypatrzeć, co piszą w dokumentacji do układu to proszę: jest możliwość wykorzystania napięcia referencyjnego o małej wartości, ale układ musi być taki, że połowa napięcia Uref jest w połowie napięcia zasilania kostki. Wynika to, jak piszą, z konstrukcji kluczy CMOS sterujących wewnętrznymi rezystorami, no niech tam. I dla tak zaaplikowanego źródła referencyjnego rozdzielczość napięciowa układu może nam sympatycznie wzrosnąć, dla Uref na poziomie 2.5V będzie 2.5/256, przyjmijmy że ΔU=10mV. Taka wartość wygląda już bardziej optymistycznie, można U ref dalej zmniejszyć, dla 1.24V wyjdzie nam ΔU=4.85mV na bit, super.

Obrazek

Drobna natomiast niedogodność polega na tym, że pomiar odbywa się w zakresie Uref+ i Uref-. Czyli dolna wartość Uref- jest punktem odniesienia. Dla jak to d-s wspomina transduktorów rezystancyjnych (np. potencjometrów) nie jest to problem, wystarczy odpowiednio wpiąć je w układ. Ale co z aktywnie zasilanymi sensorami jak LM35 i reszta?

No i właśnie tu z pomocą przychodzi izolowana przetwornica DC/DC, która zapewnia nam dostarczenie lokalnego zasilania dla czujników, dla którego to zasilania masą będzie - dolna końcówka napięcia Uref-. Oczywiście przy takim podejściu zakres mierzonych wartości nie może przekroczyć różnicy Uref+ oraz Uref-, to napięcie naszego zewnętrznego źródełka. No ale w przypadku czujników LM i MCP nawet dla odniesienia 1.2V wszystko ładnie gra. Schemat doświadczenia poniżej, pogrubiłam `wirtualną masę` zasilania czujników. Mały kondensator elektrolityczny na dolnym rezystorze okazał się konieczny, bez tego odczyty były nieco zakłócane przez rozwleczoną masę (mój MCP9700 wisi na 1.5 m kabelku za oknem)

Obrazek

Taka oto wystawka powstała testowa i garść odczytów, najpierw, gdy referencją był układ LT431 w podstawowym układzie - dawał 2.5V

Obrazek

Tu grzało południowe słoneczko, więc na zewnątrz sporo na plusie, to 62..61 należy interpretować jako 11 i 12 °C tak mniej więcej.

Obrazek
Obrazek

No wieczorem powiało chłodem, 47 na zewnątrz to -3°C i to się prawie zgadzało w termometrem zaokiennym.

Obrazek

Następny test to dla referencji na bazie LM385, niestety w zafiksowanej wersji 1.2V :twisted: , a dokładnie tyle:

Obrazek

Tu awansem przyjmując ΔU=5mV odczyty po prostu mnożymy razy 5 - na zewnątrz ostatnio koło 0°C, w pokoju komfortowe 22°C

Obrazek

Wnioski moje takie:
przy odrobinie uporu można i z takiego seniora jak ADC0816 wycisnąć sensowne odczyty, pokombinować tylko trzeba. Rozwiązanie ze sztucznym zasilaniem w sumie działa jakoś, ale mnie osobiście nie podoba się to, że robiąca za masę końcówka Uref- pracuje też w roli anteny i zbiera co się da, odczyty nie są u mnie stałe, jest ciągła fluktuacja ±1, szczególnie dla zaokiennego MCP. W moim układzie jest konwerter DC/DC 5-12, stąd konieczność dostawienia regulatora 7805, robi się drutowanka. Jeżeli komuś ten układ podpasuje, to jednak przetworniczkę 5/5 proszę sobie wstawić, bedzie prościej, ona ma unieść zasilanie sensorów tylko więc wymagania niewielkie.

Inna opcja, bez kombinowania z zasilaniem to wykorzystanie wzmacniaczy izolacyjnych, robią takie i Analog Devices i Texas Instruments, jak coś wyszukam sensownego dla tego przypadku, to wrócę do tematu.
___________________________________________ ____ ___ __ _ _ _ _
J​eżeli dadzą ci papier w linie, pisz w poprzek. Juan Ramón Jiménez

Wróć do „Podstawy elektroniki - teoria i praktyka”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość