Az első sikerek, de nem felhőtlenek

Elkészült a voltmérő analóg bemeneti kapcsolása, amely elvárásoknak kitűnően megfelel: olcsó DIP tokos megoldás, +/-6.5535V bemeneti feszültség tartomány, 20 MOhm bemeneti ellenállás, differenciális bemenet, 1.5mA-es kis fogyasztás. Egyetlen hátránya, hogy pontossága a tápfeszültségtől függ, ami a rádió, display vagy a mikrokontroller teljesítmény felvételétől függően akár 0.1V-ot eltérhet a valós értéktől. A jó eredmények mellet, ez bizony alaposan lehangolt.

A kapcsolást a Texas Instruments MSP430G2 fejlesztői kártyájával és a OPA2340 duál erősítővel oldottam meg egy betűzős próba panelen. Az egyik erősítőt referencia pont és virtuális földpontként használtam, azaz ennek az erősítőnek a kimenete jelentette a – bemenetet. A + bemenet 4×5.1MOhm ellenállásra csatlakozott, amit a mikrokontroller analóg komparátorának bemeneti adatválasztója kapcsolta az invertáló integrátorra. Referencia ként az egyik digitális kimeneti portott használtam, amelyet 5.1MOhm-on keresztül szintén a komparátor adatválasztója kapcsolt az integrátorra szükség szerint. Az analóg komparátor egység jele közvetlenül kapcsolható az egyik számláló leolvasó bemenetére, így egyszerűen néhány bit kapcsolgatásával lehet programozni a bemeneti multiplexer -> komparátor -> számláló áramköri láncot. Az átalakítási érték a számláló leolvasó regiszterében áll rendelkezésre.

A szoftver fejlesztését Raspberry Pi számítógéppel végeztem msp-gcc fordítóval C nyelven; az eredményeket mspdebug programmal olvastam ki. A program kb. 500 byte helyet foglal, ami nagyon kedvező a 16kB-os memória kapacitás figyelembevételével. A teszteléshez UNI-T 71B multimétert használtam. A multiméter lassú mintavételezése miatt az átalakítót lelassítottam 1minta / 10 sec sebességre, így jól tudtam követni a ciklusokat multiméterrel.

A megszakítás vezérelt program tesztelése nehézkes volt, de sikerült átalakítási értékeket kiolvasnom. A szórást nem tudtam tesztelni. A leolvasási értéket nagyban befolyásolta a tápfeszültség változása, ami sajnos elkerülhetetlen a digitális port használatával. Bár a kis kimeneti áram (uA) alacsony feszültségesést hozott létre a kimeneten a tápfeszültséghez képest, ami kedvezett a kapcsolásnak; sajnos azonban program futásától függően a mikrokontroller áram felvétele változott és ezzel a tápfeszültség is ingadozott kis mértékben ami eltérést hozott létre a valós és a leolvasott érték között. Ez az ingadozás a mikrokontroller esetében nem jelentős és kikerülhető, ha az átalakítás alatt mikrokontroller sleep (alvó) üzemmódba kapcsol, de kapcsolás rádióval, kijelzővel való kiegészítése már nem befolyásolható, így ez a hiba nem kerülhető ki.

Összegezve, a kapcsolás kitűnő példa az integráló átalakító működésére, jól alkalmazható a működés megértésére, tesztelésére; pontos mérésre azonban nem alkalmas. A feszültségmérő elkészítéséhez vagy pontos és stabil referenciát kell alkalmazni külső adatkapcsoló alkalmazásával vagy kész DIP tokos A/D átalakítót kell vásárolni, amely tartalmazza a szükséges blokkokat és I2C vagy SPI porton keresztül programozható, kiolvasható.

 

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.