Wprowadzenie
W odpowiedzi na to pytanie dotyczące wzmacniaczy adaptacyjnych zalecono, aby w celu radzenia sobie ze zmiennymi warunkami bardziej ekonomiczne było po prostu użycie przetwornika ADC o wyższej rozdzielczości, aby nie martwić się o wzmocnienie i móc skalować w oprogramowaniu.
Przegląd
Próbuję zaprojektować obwód akwizycji danych dla montowanych na ciele czujników rozciągania opartych na tkaninie. Materiał różni się oporem w miarę rozciągania (około 1 rzędu wielkości, 10k -100k z 30% rozciągliwości). Dokładne zakresy będą się zmieniać w zależności od tego, jak materiał jest cięty, czy jest nasiąknięty potem, temperaturą, ile lat ma materiał, jak jest zamocowany itp. Cała rzecz musi być jak najmniejsza, ponieważ jest zamocowana na dłoni , więc minimalizacja liczby komponentów to duży plus.
Ponadto chciałbym, aby obwód mógł być ponownie wykorzystywany do innych aplikacji, które mogą mieć gorszą wydajność. Na przykład, jeśli użyję tańszej wersji tkaniny, mój zakres odporności może wynosić nawet od 100 do 300 .
Ścieżka sygnału
[tekstylne] -> [mostek pszenicy] -> [dolnoprzepustowy] -> [wzmacniacz instrumentalny] -> [ADC] -> [AVR]
Wymagania
Tak więc szukam ADC, który spełni moje wymagania. ADC powinien być:
- 16 bitów +
- Tak łatwy w użyciu, jak to możliwe: znacznie lepiej, jeśli kod interfejsu jest już napisany dla AVR / Arduino ...
- ... ale jednocześnie tak wszechstronny, jak to możliwe: widziałem kilka ADC z filtrami dolnoprzepustowymi i wbudowanymi PGA - tym lepiej, o ile konfiguracja nie sprawia trudności
- Ponad 8 kanałów lub, jeśli jest to łatwe do wdrożenia, 2x 4+ kanały. EDYCJA: Jeśli używam mostka Wheatstone'a, być może chcę 8 różnicowych kanałów wejściowych (czyli 16 kanałów) ...
- Nie sądzę, żeby napięcie operacyjne miało znaczenie ... (najlepiej, jeśli nie przekracza 5 V)
- Montaż powierzchniowy
- Nie musi być tani (jest to jednorazowy)
- SPI vs. I2C nie ma znaczenia, myślę ...
- 100+ Hz
Badania
Do tej pory w Googling znalazłem następujące żetony:
- Urządzenia liniowe oferują różne 16-bitowe przetworniki ADC sigma delta, z których niektóre widziałem zalecane: http://parametric.linear.com/html/no_latency_delta_sigma_adcs?p=5312974
- Microchip ma wiele opcji, z których niektóre widziałem zalecane: http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=11022&mid=10&lang=en&pageId=79
- Urządzenia analogowe mają wiele kompleksowych układów akwizycji danych ze wzmacniaczami i filtrami (nie ma potrzeby zewnętrznego przetwarzania sygnałów):
- Nie spojrzałem jeszcze na chipy TI ...
oraz następujące samouczki:
- http://arduino.cc/blog/2010/11/29/tired-of-a-10-bit-res-hook-up-a-better-analog-to-digital-converter/ (LTC2400)
- http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1275676171 (TI ADS8341)
- http://forums.adafruit.com/viewtopic.php?f=31&t=12269 (MCP3424)
- http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1248751435 (LTC2410)
Napięcie odniesienia?
Wreszcie, niektórzy ludzie zalecili precyzyjne napięcie odniesienia, takie jak seria urządzeń analogowych REF19x . Czy uważasz, że jest to konieczne? Rozdzielczość jest dla mnie zdecydowanie ważna.
Wniosek
Daj mi znać, jeśli masz jakieś rekomendacje! Nie jestem również pewien, czego dokładnie szukam, więc doceniamy również wskazówki dotyczące podejmowania decyzji.
Odpowiedzi:
ADS1256 od TI ma osiem jednoczęściowych 24- bitowych kanałów z buforem wejściowym o wysokiej impedancji i PGA. Projekt OpenEXG ma kod PIC do interfejsu (używają dwukanałowej wersji ADS1255, ale powinna być taka sama).
Jeśli chcesz wejść różnicowych, to jest ADS1298 , z 8 kanałami, PGA i A / D, wewnętrznym odniesieniem, plus obwody EKG / EEG, które możesz zignorować. Nie jestem jednak pewien, czy możesz znaleźć przykładowy kod dla tego.
Jeśli szukasz rozdzielczości, koniecznym jest precyzyjne, niskoszumowe odniesienie.
źródło
Być może niekonwencjonalny pomysł, ciekawi mnie, co o tym myślicie:
Jeden rząd wielkości wydaje się wystarczająco dużą zmianą, aby zmierzyć go bezpośrednio w obwodzie dzielnika napięcia.
Możesz wtedy użyć mniejszego ADC i zmieniać prąd przez czujnik. Filtrowane źródło napięcia PWM + zwalniacz napięcia (może być jednym tranzystorem NPN, jeśli jesteś udem w przestrzeni kosmicznej) może radykalnie poprawić zakres dynamiki.
Możesz użyć jednego lub dwóch z nich i przełączać napięcie podczas pomiaru różnych czujników.
źródło
Jeśli Twoim głównym zmartwieniem jest szeroki zakres dynamiczny dla dowolnego „czujnika”, możesz rozważyć użycie przetworników cyfrowo-analogowych (lub nawet źródeł napięcia sterowanych pinem MPU) do regulacji przesunięcia / wzmocnienia wzmacniacza w celu zmiany wydajności systemu dla różnych materiałów.
Możesz również śledzić ten zmienny stopień wzmocnienia z obwodem integracji ładunków, aby uzyskać precyzyjne dostrojenie czułości sygnału poprzez dostosowanie okresu „ekspozycji”.
źródło
Jeśli masz wystarczającą moc obliczeniową dla potrzebnej częstotliwości próbkowania, rozważ filtrowanie cyfrowe. Savitzky'ego-Golay filtr, f / np.
źródło
Dlaczego nie zwiększyć go do 11 i po prostu użyć TI ADS1262 . To 32-bitowy ADC z 11 wejściami i PGA!
Dzięki 32-bitom możesz niemal wszystko próbkować. I to nie jest nawet takie drogie. Co więcej, jeśli robisz tylko jeden z nich, po prostu pobierz bezpłatną próbkę .
Inną opcją jest użycie PSoC. Są to mikrokontrolery zawierające ponownie konfigurowalne bloki analogowe i cyfrowe, których można używać do tworzenia wszelkiego rodzaju funkcji. Możesz wybrać jeden z 16-bitowym ADC, PGA, DAC i filtrem cyfrowym, aby stworzyć własne automatyczne ustawianie zakresu, automatyczne przycinanie, nadmierne próbkowanie, cyfrowe filtrowanie, ADC!
Programowanie tych rzeczy to ułomność, gdy po prostu rysujesz pożądany schemat, wybierając wstępnie zdefiniowane funkcje z listy. Potem napisz kod C i już cię nie będzie.
źródło