Witam


Chciałbym w miarę dokładnie mierzyć napięcie przetwornikiem A/C
wbudowanym w mikrokontroler. Nie robię miernika sześcio-cyfrowego ani
niczego takiego, tylko wskaźnik napięcia do zasilacza... . Chcę osiągnąć
najwięcej co się da przy stosowaniu rezystorów 1% lub 0,5% i wstępnej
kalibracji. Zależy mi głównie na tym, żeby to nie pływało znacząco wraz
ze zmianą napięcia zasilającego, wraz z upływem czasu itp. Powinno być
też w miarę stabilne temperaturowo, choć wiem, że tu cudów nie osiągnę... .
Z pewnych względów pasowałby mi mały STM32, który posiada
przetwornik 12bit. Niestety, mniejsze układy tej rodziny nie posiadają
oddzielnego wejścia VREF, napięciem odniesienia jest napięcie z pinu
"Analog Vdd". Dodatkowo, pin ten musi mieć taki sam potencjał jak
"Digital VCC".
Podpowiedzcie mi proszę, jakiego stabilizatora użyć, żeby to
napięcie miało w miarę stałą wartość, nie fiksowało za bardzo przy
zmianie temperatury (w końcu stabilizator sam się grzeje!), przy upływie
czasu i przy zmianach napięcia zasilającego... Jedyne, co udało mi się
odnaleźć, to LP2951-02, ma dokładność 0,5%. To w sumie OK, ale muszę go
i tak popsuć rezystorami, a dodatkowo ma mały prąd wyjściowy, co może mi
przeszkadzać (w końcu muszę dać 1 stabilizator na Vcc i AVcc, więc już
może też na resztę układu?).
Może znacie jakieś lepsze układy? Zależy mi głównie na tej
stabilności, bo jednorazowo to i tak to będę kalibrować ;)... Nie
chciałbym jednak, żeby po załączeniu 3 LEDów nagle wskazanie zmieniły mi
się o 200mV lub 10mA ;)...
A może lepiej rozgryźć ten problem za pomocą jakiś sprytnych
rozwiązań układowych?? Tylko wiecie, głupi MCP320x kosztuje coś ok.
10zł, więc żadne drogie rozwiązania nie wchodzą w rachubę ;)... A może
po prostu zastosować inny procek, który ma możliwość podłączenia
zewnętrznego napięcia odniesienia??

Z góry dziękuję za sugestie.

PS Tak jeszcze teraz pomyślałem, że mogę mierzyć za pomocą ADC jakieś
zewnętrzne napięcie referencyjne i na tej podstawie obliczyć napięcie
odniesienia przetwornika?


--
Pozdrawiam
Konop

do góry

W dniu 07.09.2011 18:01, Konop pisze:
> Podpowiedzcie mi proszę, jakiego stabilizatora użyć, żeby to napięcie
> miało w miarę stałą wartość, nie fiksowało za bardzo przy zmianie
> temperatury (w końcu stabilizator sam się grzeje!), przy upływie czasu i
> przy zmianach napięcia zasilającego... Jedyne, co udało mi się odnaleźć,
> to LP2951-02, ma dokładność 0,5%.
Zobaczyłbym LP2980 - ma wprawdzie dokładność też na poziomie 0.5%, ale
jeżeli dobrze rozumiem to należy to traktować jako sumaryczny błąd (w
tym offset). Dokładność w funkcji temperatury/napięcia/obciążenia jest
lepsza.

> a dodatkowo ma mały prąd wyjściowy, co może mi
> przeszkadzać (w końcu muszę dać 1 stabilizator na Vcc i AVcc, więc już
> może też na resztę układu?).
50mA to tak mało?

--
Pozdrawiam
Michoo

do góry

> Chciałbym w miarę dokładnie mierzyć napięcie przetwornikiem A/C
> wbudowanym w mikrokontroler. Nie robię miernika sześcio-cyfrowego ani
> niczego takiego, tylko wskaźnik napięcia do zasilacza...[...]

Jaki jest zakres mierzonych napięć? Jak dokładny ma być pomiar?
Jaki będzie poziom szumów i tętnień zasilacza?
K.

do góry

> Jaki jest zakres mierzonych napięć? Jak dokładny ma być pomiar?
> Jaki będzie poziom szumów i tętnień zasilacza?

Zakresy są takie
Napięcie: 0-18V
Prąd: 0-3A

Co do _rozdzielczości_ pomiaru, to powiem tak, napięcie 100mV lub mniej,
a prąd: może być nawet 5mA, ale chciałbym mieć ok 1mA w przedziale np.
0..100mA.
Jeśli chodzi o dokładność, to nie wiem, na ile mogę liczyć ;)... Ale
coś, żeby ta rozdzielczość miała jakikolwiek sens ;)...

Poziomu szumu ani tętnień na razie nie znam...


--
Pozdrawiam
Konop

do góry

W dniu 2011-09-07 23:26, Konop pisze:
>> Jaki jest zakres mierzonych napięć? Jak dokładny ma być pomiar?
>> Jaki będzie poziom szumów i tętnień zasilacza?
>
> Zakresy są takie
> Napięcie: 0-18V
> Prąd: 0-3A
>
> Co do _rozdzielczości_ pomiaru, to powiem tak, napięcie 100mV lub mniej,
> a prąd: może być nawet 5mA, ale chciałbym mieć ok 1mA w przedziale np.
> 0..100mA.
> Jeśli chodzi o dokładność, to nie wiem, na ile mogę liczyć ;)... Ale
> coś, żeby ta rozdzielczość miała jakikolwiek sens ;)...
>
> Poziomu szumu ani tętnień na razie nie znam...

To jeszcze prąd chcesz mierzyć? W koszcie 10 zł tego nie da się chyba
zrobić.

Wracając do źródeł napięcia odniesienia. Jak mawia pewien guru z AD,
pomiar jest tak dokładny jak wzorzec napięcia odniesienia. To z nim
porównujesz mierzone napięcie. Nie testowałem stabilizatora liniowego w
charakterze źródła napięcia odniesienia, lecz wydaje mi się, iż
stabilności celem uzyskania rozdzielczości pomiaru 0.5% to się raczej
nie da uzyskać. Porównaj dokumentację stabilizatora i wzorca napięcia a
zobaczysz jak wiele parametrów decydujących o rozdzielczości nie jest
nawet testowanych.

Z uwagi na wysokość mierzonego napięcia, trzeba jeszcze wykonać obwody
wejściowe dla ADC.

Nie znam parametrów analogowych STM32, ale większość uC ma bardzo słabe
parametry części analogowej. Trzeba uważać.
K.

do góry

Am 08.09.2011 00:12, schrieb John Smith:
> W dniu 2011-09-07 23:26, Konop pisze:
>>> Jaki jest zakres mierzonych napięć? Jak dokładny ma być pomiar?
>>> Jaki będzie poziom szumów i tętnień zasilacza?
>>
>> Zakresy są takie
>> Napięcie: 0-18V
>> Prąd: 0-3A
>>
>> Co do _rozdzielczości_ pomiaru, to powiem tak, napięcie 100mV lub mniej,
>> a prąd: może być nawet 5mA, ale chciałbym mieć ok 1mA w przedziale np.
>> 0..100mA.
>> Jeśli chodzi o dokładność, to nie wiem, na ile mogę liczyć ;)... Ale
>> coś, żeby ta rozdzielczość miała jakikolwiek sens ;)...

Założone rozdzielczości 8 bitów dla napięcia i 7 dla prądu są
niewygórowane. Jak zrobisz pomiar z dokładnością 9-10 bitów korzystając
z 12 bitowego przetwornika to wystarczy w zupełności.

>> Poziomu szumu ani tętnień na razie nie znam...
>
> To jeszcze prąd chcesz mierzyć? W koszcie 10 zł tego nie da się chyba
> zrobić.
>
> Wracając do źródeł napięcia odniesienia. Jak mawia pewien guru z AD,
> pomiar jest tak dokładny jak wzorzec napięcia odniesienia. To z nim
> porównujesz mierzone napięcie. Nie testowałem stabilizatora liniowego w
> charakterze źródła napięcia odniesienia, lecz wydaje mi się, iż
> stabilności celem uzyskania rozdzielczości pomiaru 0.5% to się raczej
> nie da uzyskać.

Wydaje ci się. Są stabilizatory dużo dokładniejsze od 0.5%. Taki LH0070
występuje w wersji 0.01%, a przy 0.02-0.05% masz już pełny wybór. Jednak
nie za 10zł za całość.

>
> Z uwagi na wysokość mierzonego napięcia, trzeba jeszcze wykonać obwody
> wejściowe dla ADC.

Jedynym problemem jest jednoczesny pomiar prądu i napięcia z jednym
napięciem odniesienia.

> Nie znam parametrów analogowych STM32, ale większość uC ma bardzo słabe
> parametry części analogowej. Trzeba uważać.

Używam MSP430xxxx, które mają 12 bitowe lub 16 bitowe ADC w środku. Na
takim MSP430F2013 z przetwornikami 16 bitowymi uzyskałem dokładność 14
bitów bez specjalnych świntuszeń. Przetwornik jest tak szybki, że można
zrobić 256 pomiarów i je uśrednić. STM32 jednak nie znam.

Co do braku Uref w STM32. Nie znam tego procesora, ale nie sądzę, że
musisz mieć zwarte Ua i Ud. Wystarczy, że napięcie jest prawie równe.
Ważne jest, by Ua było dobrze filtrowane. Jak zasilasz z tego samego
stabilizatora, to dajesz po filtrze LC (ferryt szeregowo i kondensator
ceramiczny 1mikro+10n przy wejściu) do Ua i Ud. Masz oba odsprzęgnięte i
mniej szumów. No i uśrednianie pomiarów. Wystarczy, że będziesz miał 10
pomiarów na sekundę, albo i mniej. Robisz wewnętrznie oversampling x256
i szumy się redukują.

Waldek



--
My jsme Borgové. Sklopte štíty a vzdejte se. Odpor je marný.

do góry

> Założone rozdzielczości 8 bitów dla napięcia i 7 dla prądu są
> niewygórowane. Jak zrobisz pomiar z dokładnością 9-10 bitów korzystając
> z 12 bitowego przetwornika to wystarczy w zupełności.

Też mi się tak wydawało ;)...

> Wydaje ci się. Są stabilizatory dużo dokładniejsze od 0.5%. Taki LH0070
> występuje w wersji 0.01%, a przy 0.02-0.05% masz już pełny wybór. Jednak
> nie za 10zł za całość.

Nie no, za całość, to nie... Mi chodziło tylko o to, że może taniej
wyjdzie kupić jakieś źródło odniesienia i zewnętrzny ADC niż kombinować
ze stabilizacją wbudowanego... stąd te 10zł...

> Jedynym problemem jest jednoczesny pomiar prądu i napięcia z jednym
> napięciem odniesienia.

Czemu? Napięcie z rezystora pomiarowego wzmocnię jakimś wzmacniaczem o
niskim napięciu niezrównoważenia i będzie OK :)...

> Co do braku Uref w STM32. Nie znam tego procesora, ale nie sądzę, że
> musisz mieć zwarte Ua i Ud. Wystarczy, że napięcie jest prawie równe.
> Ważne jest, by Ua było dobrze filtrowane. Jak zasilasz z tego samego
> stabilizatora, to dajesz po filtrze LC (ferryt szeregowo i kondensator
> ceramiczny 1mikro+10n przy wejściu) do Ua i Ud. Masz oba odsprzęgnięte i
> mniej szumów. No i uśrednianie pomiarów. Wystarczy, że będziesz miał 10
> pomiarów na sekundę, albo i mniej. Robisz wewnętrznie oversampling x256
> i szumy się redukują.

Dzięki za uwagi... Trochę myślę, jaki to wszystko ma sens... Z jednej
strony chcę mieć stabilizatory 0,00001 %, a z drugiej okaże się pewnie,
że ciężko zdobyć w małych ilościach precyzyjne rezystory o konkretnych
wartościach i zastosuję 1% ;)... Trochę bez sensu chyba...
Super-dokładnego miernika nie będę też miał czym skalibrować. No i tak
trochę sam nie wiem, którą drogę wybrać...


--
Pozdrawiam
Konop

do góry

W dniu 2011-09-08 11:14, Waldemar Krzok pisze:
> Am 08.09.2011 00:12, schrieb John Smith:
>> W dniu 2011-09-07 23:26, Konop pisze:
>>>> Jaki jest zakres mierzonych napięć? Jak dokładny ma być pomiar?
>>>> Jaki będzie poziom szumów i tętnień zasilacza?
>>>
>>> Zakresy są takie
>>> Napięcie: 0-18V
>>> Prąd: 0-3A
>>>
>>> Co do _rozdzielczości_ pomiaru, to powiem tak, napięcie 100mV lub mniej,
>>> a prąd: może być nawet 5mA, ale chciałbym mieć ok 1mA w przedziale np.
>>> 0..100mA.
>>> Jeśli chodzi o dokładność, to nie wiem, na ile mogę liczyć ;)... Ale
>>> coś, żeby ta rozdzielczość miała jakikolwiek sens ;)...
>
> Założone rozdzielczości 8 bitów dla napięcia i 7 dla prądu są
> niewygórowane. Jak zrobisz pomiar z dokładnością 9-10 bitów korzystając
> z 12 bitowego przetwornika to wystarczy w zupełności.

Autor wątku chce mieć dokładność lepszą niż 0.5%, generalnie nie jest
trudno uzyskać taką dokładność o ile coś się zdecydowanie nie spartaczy.
Przed chwilą popełniłem podobny układ na ADC SAR z MSP430. Da się.

>> Wracając do źródeł napięcia odniesienia. Jak mawia pewien guru z AD,
>> pomiar jest tak dokładny jak wzorzec napięcia odniesienia. To z nim
>> porównujesz mierzone napięcie. Nie testowałem stabilizatora liniowego w
>> charakterze źródła napięcia odniesienia, lecz wydaje mi się, iż
>> stabilności celem uzyskania rozdzielczości pomiaru 0.5% to się raczej
>> nie da uzyskać.
>
> Wydaje ci się. Są stabilizatory dużo dokładniejsze od 0.5%. Taki LH0070
> występuje w wersji 0.01%, a przy 0.02-0.05% masz już pełny wybór. Jednak
> nie za 10zł za całość.

Zerknąłem, LH0070 to typowy wzorzec napięcia a nie stabilizator liniowy.
Vref można wykorzystać jako zasilacz o małej wydajności, ale to
marnowanie pieniędzy. Nie widziałem jeszcze aby w stabilizatorze
liniowym określano poziom szumów 0.1-10Hz, bo nie jest to potrzebne, a w
Vref jest to podstawowy parametr.

>> Z uwagi na wysokość mierzonego napięcia, trzeba jeszcze wykonać obwody
>> wejściowe dla ADC.
>
> Jedynym problemem jest jednoczesny pomiar prądu i napięcia z jednym
> napięciem odniesienia.
>
>> Nie znam parametrów analogowych STM32, ale większość uC ma bardzo słabe
>> parametry części analogowej. Trzeba uważać.
>
> Używam MSP430xxxx, które mają 12 bitowe lub 16 bitowe ADC w środku. Na
> takim MSP430F2013 z przetwornikami 16 bitowymi uzyskałem dokładność 14
> bitów bez specjalnych świntuszeń. Przetwornik jest tak szybki, że można
> zrobić 256 pomiarów i je uśrednić. STM32 jednak nie znam.

Akurat znam dobrze część analogową MSP430F2013. Sprawdziłeś projekt i
wykonujesz sprawdzenia w czasie produkcji, jeśli takowa jest? ADC w tym
uC nie jest najwyższych lotów.


> Co do braku Uref w STM32. Nie znam tego procesora, ale nie sądzę, że
> musisz mieć zwarte Ua i Ud. Wystarczy, że napięcie jest prawie równe.
> Ważne jest, by Ua było dobrze filtrowane. Jak zasilasz z tego samego
> stabilizatora, to dajesz po filtrze LC (ferryt szeregowo i kondensator
> ceramiczny 1mikro+10n przy wejściu) do Ua i Ud. Masz oba odsprzęgnięte i
> mniej szumów. No i uśrednianie pomiarów. Wystarczy, że będziesz miał 10
> pomiarów na sekundę, albo i mniej. Robisz wewnętrznie oversampling x256
> i szumy się redukują.

Uśrednianie pomiarów, _o_czym_się_często_zapomina_, ma sens jedynie przy
rozkładzie normalnym. Jeżeli w sygnale mierzonym występują zakłócenia o
określonej korelacji to dodasz jedynie błąd gruby do wyniku, będąc
przekonanym, że "jest lepiej".

K.

do góry

W dniu 2011-09-07 18:01, Konop pisze:
> Witam
>
>
> Chciałbym w miarę dokładnie mierzyć napięcie przetwornikiem A/C
> wbudowanym w mikrokontroler. Nie robię miernika sześcio-cyfrowego ani
> niczego takiego, tylko wskaźnik napięcia do zasilacza... . Chcę osiągnąć
> najwięcej co się da przy stosowaniu rezystorów 1% lub 0,5% i wstępnej
> kalibracji. Zależy mi głównie na tym, żeby to nie pływało znacząco wraz
> ze zmianą napięcia zasilającego, wraz z upływem czasu itp. Powinno być
> też w miarę stabilne temperaturowo,
...
Może zrobić taki chwyt, żeby dodać jakieś tanie a dobre źródło napięcia
odniesienia, mierzyć go jednym z wejść procesora i na tej podstawie
przeliczać poprawkę na pomiar pozostałych wejść?
W przypadku wolnych zmian (a o takie pytasz) może to coś pomóc.


Pozdrawiam.

--
Stasiek_T

do góry

Am 08.09.2011 17:52, schrieb John Smith:
> W dniu 2011-09-08 11:14, Waldemar Krzok pisze:
>> Am 08.09.2011 00:12, schrieb John Smith:
>>> W dniu 2011-09-07 23:26, Konop pisze:
>>>>> Jaki jest zakres mierzonych napięć? Jak dokładny ma być pomiar?
>>>>> Jaki będzie poziom szumów i tętnień zasilacza?
>>>>
>>>> Zakresy są takie
>>>> Napięcie: 0-18V
>>>> Prąd: 0-3A
>>>>
>>>> Co do _rozdzielczości_ pomiaru, to powiem tak, napięcie 100mV lub
>>>> mniej,
>>>> a prąd: może być nawet 5mA, ale chciałbym mieć ok 1mA w przedziale np.
>>>> 0..100mA.
>>>> Jeśli chodzi o dokładność, to nie wiem, na ile mogę liczyć ;)... Ale
>>>> coś, żeby ta rozdzielczość miała jakikolwiek sens ;)...
>>
>> Założone rozdzielczości 8 bitów dla napięcia i 7 dla prądu są
>> niewygórowane. Jak zrobisz pomiar z dokładnością 9-10 bitów korzystając
>> z 12 bitowego przetwornika to wystarczy w zupełności.
>
> Autor wątku chce mieć dokładność lepszą niż 0.5%, generalnie nie jest
> trudno uzyskać taką dokładność o ile coś się zdecydowanie nie spartaczy.
> Przed chwilą popełniłem podobny układ na ADC SAR z MSP430. Da się.
>
>>> Wracając do źródeł napięcia odniesienia. Jak mawia pewien guru z AD,
>>> pomiar jest tak dokładny jak wzorzec napięcia odniesienia. To z nim
>>> porównujesz mierzone napięcie. Nie testowałem stabilizatora liniowego w
>>> charakterze źródła napięcia odniesienia, lecz wydaje mi się, iż
>>> stabilności celem uzyskania rozdzielczości pomiaru 0.5% to się raczej
>>> nie da uzyskać.
>>
>> Wydaje ci się. Są stabilizatory dużo dokładniejsze od 0.5%. Taki LH0070
>> występuje w wersji 0.01%, a przy 0.02-0.05% masz już pełny wybór. Jednak
>> nie za 10zł za całość.
>
> Zerknąłem, LH0070 to typowy wzorzec napięcia a nie stabilizator liniowy.
> Vref można wykorzystać jako zasilacz o małej wydajności, ale to
> marnowanie pieniędzy. Nie widziałem jeszcze aby w stabilizatorze
> liniowym określano poziom szumów 0.1-10Hz, bo nie jest to potrzebne, a w
> Vref jest to podstawowy parametr.
>
>>> Z uwagi na wysokość mierzonego napięcia, trzeba jeszcze wykonać obwody
>>> wejściowe dla ADC.
>>
>> Jedynym problemem jest jednoczesny pomiar prądu i napięcia z jednym
>> napięciem odniesienia.
>>
>>> Nie znam parametrów analogowych STM32, ale większość uC ma bardzo słabe
>>> parametry części analogowej. Trzeba uważać.
>>
>> Używam MSP430xxxx, które mają 12 bitowe lub 16 bitowe ADC w środku. Na
>> takim MSP430F2013 z przetwornikami 16 bitowymi uzyskałem dokładność 14
>> bitów bez specjalnych świntuszeń. Przetwornik jest tak szybki, że można
>> zrobić 256 pomiarów i je uśrednić. STM32 jednak nie znam.
>
> Akurat znam dobrze część analogową MSP430F2013. Sprawdziłeś projekt i
> wykonujesz sprawdzenia w czasie produkcji, jeśli takowa jest? ADC w tym
> uC nie jest najwyższych lotów.

Nie jest najwyższych lotów, fakt. Ale przy 256 oversampling miałem 14
bitów przy 5 egzemplarzach. Czyli raczej manufaktura, nie produkcja. Ale
sprawdzane kilka razy przez miesiąc. Wystarczało w zupełności, bo
potrzebowaliśmy 0.1%.

>> Co do braku Uref w STM32. Nie znam tego procesora, ale nie sądzę, że
>> musisz mieć zwarte Ua i Ud. Wystarczy, że napięcie jest prawie równe.
>> Ważne jest, by Ua było dobrze filtrowane. Jak zasilasz z tego samego
>> stabilizatora, to dajesz po filtrze LC (ferryt szeregowo i kondensator
>> ceramiczny 1mikro+10n przy wejściu) do Ua i Ud. Masz oba odsprzęgnięte i
>> mniej szumów. No i uśrednianie pomiarów. Wystarczy, że będziesz miał 10
>> pomiarów na sekundę, albo i mniej. Robisz wewnętrznie oversampling x256
>> i szumy się redukują.
>
> Uśrednianie pomiarów, _o_czym_się_często_zapomina_, ma sens jedynie przy
> rozkładzie normalnym. Jeżeli w sygnale mierzonym występują zakłócenia o
> określonej korelacji to dodasz jedynie błąd gruby do wyniku, będąc
> przekonanym, że "jest lepiej".

Pomiar napięcia stałego pasuje. Przy zasilaczach impulsowych trzeba
uważać, by się nie nadziać na częstotliwość harmoniczną/subharmoniczną
zasilacza, bo będzie to, co piszesz.

Waldek


--
My jsme Borgové. Sklopte štíty a vzdejte se. Odpor je marný.

do góry