परिवर्तनीय स्थितियों में शोर सेंसर के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन एडीसी

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पहचान

अनुकूली एम्पलीफायरों के बारे में इस सवाल के जवाब में , यह सिफारिश की गई थी कि चर स्थितियों से निपटने के लिए, उच्च रिज़ॉल्यूशन वाले ADC का उपयोग करना अधिक किफायती हो सकता है, ताकि मुझे प्रवर्धन के बारे में चिंता करने की आवश्यकता न हो और मैं स्केलिंग कर सकूं। सॉफ्टवेयर में।

अवलोकन

मैं बॉडी माउंटेड टेक्सटाइल-आधारित स्ट्रेच सेंसर के लिए डेटा अधिग्रहण सर्किट डिजाइन करने की कोशिश कर रहा हूं। कपड़ा प्रतिरोध को बदलता है क्योंकि यह फैला हुआ है (लगभग 1 क्रम परिमाण, 10k $\Omega$ -100k $\Omega$ 30% खिंचाव के साथ)। कपड़ा कैसे काटा जाता है, इसके आधार पर सटीक रेंज बदल जाएगी, चाहे वह पसीने से लथपथ हो, तापमान कितना पुराना हो, सामग्री कितनी पुरानी हो, इत्यादि, पूरी चीज को जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए क्योंकि यह हाथ पर लगाया जाता है। , इसलिए घटकों की संख्या को कम करना एक बड़ा प्लस है।

इसके अलावा, मैं चाहूंगा कि सर्किट अन्य अनुप्रयोगों के लिए पुन: प्रयोज्य हो जो खराब प्रदर्शन हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि मैं टेक्सटाइल के सस्ते संस्करण का उपयोग करता हूं, तो मेरी प्रतिरोध सीमा 100 जितनी खराब हो सकती है $\Omega$ से 300 रु $\Omega$ ।

संकेत पथ

[कपड़ा] -> [व्हीटस्टोन ब्रिज] -> [लोअरपास] -> [इंस्ट्रूमेंटेशन amp] -> [ADC] -> [AVR]

आवश्यकताएँ

इसलिए, मैं एक एडीसी की तलाश में हूं जो मेरी आवश्यकताओं को पूरा करेगा। एडीसी होना चाहिए:

16bits +
जितना संभव हो उतना आसान उपयोग करें: बेहतर अगर इंटरफ़ेस कोड पहले से ही AVR / Arduino के लिए लिखा गया है ...
... फिर भी संभव के रूप में एक ही समय में व्यापक: मैंने कुछ एडीसी को लोपास फिल्टर और पीजीए के साथ बनाया देखा है - जब तक यह विन्यास को दर्द नहीं बनाता है तब तक सभी बेहतर हैं
8+ चैनल, या यदि इसे लागू करना काफी आसान है, तो 2x 4+ चैनल। संपादित करें: यदि मैं एक व्हीटस्टोन पुल का उपयोग कर रहा हूं, तो शायद मुझे 8 अंतर इनपुट चैनल (इसलिए 16 चैनल) चाहिए ...
मुझे नहीं लगता कि ऑपरेशन वोल्टेज के मामले ... (सबसे अच्छा अगर 5V से ऊपर नहीं)
माउंट सतह
सस्ते होने की जरूरत नहीं है (यह एक बंद है)
एसपीआई बनाम I2C मुझे लगता है कि कोई फर्क नहीं पड़ता ...
100+ हर्ट्ज

अनुसंधान

अब तक Googling के माध्यम से, मुझे निम्नलिखित चिप्स मिले हैं:

रैखिक उपकरण विभिन्न 16-24bit डेल्टा सिग्मा ADCs प्रदान करते हैं, जिनमें से कुछ मैंने सिफारिश की हैं: http://parametric.linear.com/html/no_latency_delta_sigma_adcs?p=5312974
माइक्रोचिप के पास कई विकल्प हैं, जिनमें से कुछ मैंने सुझाए हैं: http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=11022&mid=10&lang=en&pageId/79
एनालॉग उपकरणों में एम्पलीफायरों और फिल्टर (बाहरी सिग्नल प्रोसेसिंग सामान की कोई आवश्यकता नहीं) के साथ कई व्यापक डेटा अधिग्रहण चिप्स हैं:
मैंने अभी तक टीआई चिप्स को नहीं देखा है ...

और निम्नलिखित ट्यूटोरियल:

http://arduino.cc/blog/2010/11/29/tired-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)

वोल्टेज संदर्भ?

अंत में, कुछ लोगों ने एक सटीक वोल्टेज संदर्भ की सिफारिश की है, जैसे एनालॉग डिवाइस REF19x श्रृंखला। क्या आपको लगता है कि यह आवश्यक है? संकल्प निश्चित रूप से मेरे लिए महत्वपूर्ण है।

निष्कर्ष

मुझे पता है अगर आप किसी भी सिफारिशें हैं! मुझे यह भी निश्चित नहीं है कि मैं क्या देख रहा हूं, इसलिए कैसे निर्णय लिया जाए, इस पर सुझाव भी सराहना करते हैं।

sensor adc

— छत
स्रोत

मैं इस तरह की कहानी से बचने की उम्मीद कर रहा हूं: arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1264346368

— छत

@msutherl - अगर आपको इस ADC से जुड़ने के लिए mux का उपयोग करना पड़े तो क्या यह बड़ी बात होगी? आपके पास 16-चैनल, 16+ बिट ADC को खोजने में कठिन समय होगा, लेकिन 1-चैनल या 2-चैनल भागों में काफी आसान है ...

— केविन वर्मियर

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अकेले बिट्स गतिशील सीमा निर्धारित नहीं करते हैं। 24-बिट कन्वर्टर्स सैद्धांतिक रूप से 144 डीबी की एक गतिशील रेंज हो सकती है, लेकिन असली कन्वर्टर्स 100-120 डीबी या तो हैं। क्या आप वाकई स्ट्रेच सेंसर के लिए इस रिज़ॉल्यूशन की ज़रूरत है? आप विभिन्न मूल्यों के विभिन्न खिंचाव सेंसर को संभालने की कोशिश कर रहे हैं? बेहतर होगा कि आप केवल एक चर-लाभ वाले एम्पलीफायर का उपयोग करें, मुझे लगता है कि इसे हर एक के लिए समायोजित किया जाएगा। आप उस अंशांकन को वैसे भी करने जा रहे हैं।

— एंडोलिथ

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क्या आपको प्रत्येक सेंसर के लिए या उन सभी के लिए 100Hz + की आवश्यकता है? मल्टी-चैनल ADCs के साथ आपको अक्सर 1 ADC और एक mux मिलता है, इसलिए आपको SPS को चैनल गणना (या अधिक यदि mux / adc pair बहुत तेजी से चैनल स्विच नहीं कर सकते हैं) से विभाजित करना होगा।

— jpc

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@msutherl हाँ, एक मैनुअल लाभ पॉट, या एक प्रोग्राम योग्य-लाभ प्रवर्धक। एक PGA116 की तरह कुछ सॉफ्टवेयर में किया सब कुछ के साथ, प्रत्येक के लिए अलग-अलग लाभ पर राउंड-रॉबिन फैशन में अपने सभी सेंसर का नमूना ले सकता है?

— एंडोलिथ

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TI से ADS1256 में उच्च-प्रतिबाधा इनपुट बफर और पीजीए के साथ आठ एकल-समाप्त 24 बिट चैनल हैं। OpenEXG प्रोजेक्ट में इसे इंटरफ़ेस करने के लिए PIC कोड है (वे दो चैनल संस्करण ADS1255 का उपयोग करते हैं, लेकिन यह समान होना चाहिए)।

यदि आप अंतर इनपुट चाहते हैं, तो 8 चैनल, पीजीए और ए / डीएस, आंतरिक संदर्भ, प्लस ईसीजी / ईईजी सर्किटरी के साथ ADS1298 है , जिसे आप अनदेखा कर सकते हैं। मुझे यकीन नहीं है कि आप इस के लिए कोई उदाहरण कोड पा सकते हैं, हालांकि।

यदि आप संकल्प की तलाश कर रहे हैं, तो सटीक, कम शोर संदर्भ होना आवश्यक है।

— जारोस्लाव सीमंट
स्रोत

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शायद एक अपरंपरागत विचार, मैं उत्सुक हूं कि आप लोग इसके बारे में क्या सोचते हैं:

परिमाण का एक क्रम वोल्टेज विभक्त सर्किट में सीधे इसे मापने के लिए एक बड़ा पर्याप्त परिवर्तन लगता है।

फिर आप एक छोटे एडीसी का उपयोग कर सकते हैं और सेंसर के माध्यम से वर्तमान को बदल सकते हैं। एक फ़िल्टर किया हुआ पीडब्लूएम वोल्टेज स्रोत + एक वोल्टेज अनुयायी (एक एनपीएन ट्रांजिस्टर हो सकता है यदि आप अंतरिक्ष में जांघ हैं) आपकी गतिशील सीमा में काफी सुधार कर सकता है।

आप इनमें से एक या दो का उपयोग कर सकते हैं और विभिन्न सेंसर को मापते समय वोल्टेज को स्विच कर सकते हैं।

— जेपीसी
स्रोत

बिल्कुल भी अपरंपरागत नहीं। वास्तव में, यदि वह छोटे 8 बिट माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करना चाहता है, तो इस तरह वह 24 बिट मूल्यों से निपटने से बच सकता है और जटिलता इन परिष्कृत ADCs को बाधित करने से छोटी हो सकती है। डायनामिक रेंज आदर्श मामले में ADC और PWM की डायनेमिक रेंज का योग हो सकता है। दूसरी ओर, ऐसा लगता है कि कई लोगों के लिए एनालॉग डिज़ाइन डिजिटल की तुलना में कठिन हैं, इसलिए बस 24 बिट एडीसी का उपयोग करना सरल हो सकता है। इसके अलावा, ADC की डायनामिक रेंज को ओवरसैंपलिंग और डिजिटल फ़िल्टरिंग द्वारा बढ़ाया जा सकता है ... ठीक है, अब सरल नहीं।

— जारोस्लाव Cmunt

@Jaroslav धन्यवाद। 1. उसके पास पहले से ही एक व्हीटस्टोन पुल है, इसलिए मुझे लगता है कि वह एनालॉग भाग से पूरी तरह से डरता नहीं है। :) 2. 1 या 2 बिट अतिरिक्त रिज़ॉल्यूशन एक साधारण रनिंग योग फ़िल्टर द्वारा प्राप्त किया जाना चाहिए।

— जेपीसी

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वास्तव में! यहाँ ओपी के लिए एक लिंक है: http://www.dspguide.com/ch15.htm

— Jaroslav Cmunt

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यदि आपकी मुख्य चिंता किसी भी "सेंसर" के लिए एक व्यापक गतिशील सीमा है, तो आप विभिन्न सामग्रियों के लिए सिस्टम प्रदर्शन को बदलने के लिए एम्पलीफायर ऑफसेट / लाभ को समायोजित करने के लिए डीएसी (या यहां तक कि एमपीयू-पिन नियंत्रित वोल्टेज स्रोतों) का उपयोग करने पर विचार कर सकते हैं।

आप चार्ज चर एकीकरण सर्किट के साथ इस चर लाभ चरण का भी पालन कर सकते हैं ताकि आप "एक्सपोज़र" अवधि को समायोजित करके ठीक ट्यून सिग्नल संवेदनशीलता प्राप्त कर सकें।

— Toybuilder
स्रोत

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यदि आपके पास आवश्यक नमूना दर के लिए पर्याप्त गणना शक्ति है, तो डिजिटल फ़िल्टरिंग पर विचार करें। एक सविट्ज़की-गोले फ़िल्टर, एफ / एक्स।

आप कलपुर्जों को बदलने से आसान एल्गोरिदम बदल सकते हैं;
सॉफ़्टवेयर पर कुछ फ़िल्टरिंग को धकेलने से, आप शायद कम स्पेस वाले हिस्से का उपयोग कर सकते हैं, यदि वह हिस्सा खुद अधिक शोर सहन करने वाला हो या सभी फ़िल्टरिंग करने के लिए;
आप अपने इनपुट के बारे में और अधिक जानने के लिए एक गुच्छा सीखेंगे।
सॉफ्टवेयर और कौशल आसानी से आपके अन्य अनुप्रयोगों में स्थानांतरित हो जाते हैं!

— JRobert
स्रोत

सभी फ़िल्टरिंग एक पीसी पर एक रियलटाइम सिग्नल प्रोसेसिंग वातावरण में किया जाएगा।

— छत पर

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इसे 11 तक क्यों न मोड़ें, और केवल TI ADS1262 का उपयोग करें । यह एक 32-बिट एडीसी है, जिसमें 11 इनपुट और एक पीजीए है!

32-बिट्स के साथ, आप बहुत कुछ भी नमूना कर सकते हैं। और यह इतना महंगा भी नहीं है। क्या अधिक है, अगर आप केवल इनमें से एक बना रहे हैं, तो बस एक नि: शुल्क नमूना प्राप्त करें ।

एक अन्य विकल्प PSoC का उपयोग करना है। ये फिर से कॉन्फ़िगर करने योग्य एनालॉग और डिजिटल ब्लॉक वाले माइक्रोकंट्रोलर हैं, जिनका उपयोग आप सभी प्रकार के कार्यों को करने के लिए कर सकते हैं। आप अपने स्वयं के ऑटो-रेंजिंग, ऑटो-ट्रिमिंग, ओवर-सैंपलिंग, डिजिटल फ़िल्टरिंग, एडीसी बनाने के लिए एक 16-बिट एडीसी, एक पीजीए, एक डीएसी और एक डिजिटल फिल्टर के साथ चुन सकते हैं!

इन चीजों की प्रोग्रामिंग करना यह एक कामचोर है, जैसा कि आप बस योजनाबद्ध रूप से आकर्षित करते हैं, जो एक सूची से पूर्व-परिभाषित कार्यों को चुनना है। फिर कुछ सी कोड लिखें, और आप दूर हैं।

— Rocketmagnet
स्रोत