Jak by tu zwiekszyc czulosc?

Feb 09, 2004 9 Replies

Na poczatek sie pochwale - zrobilem swoje pierwsze w zyciu urzadzenie z mikrokontrolerem (na dobra sprawe to pierwsze powazniejsze urzadzenie elektroniczne).



Pierwsze trawienie plytki, pierwszy mikrokontroler, wszystko pierwszy raz w zyciu :)



Urzadzenie to miernik drgan. Za pomoca akcelerometru mierze przeciazenie, ADC mikrokontrolera ATmega8 probkuje sygnal i podaje wynik na ekranie LCD 2x16.



Mysle ze jak na pierwszy raz to niezle :) Poza tym ze LCD zamontowalem do gory nogami ;)


Tylko jest jeden maly problem. Zastosowany akcelerometr to ADXL150 (takie wysylaja jako probki). Przestawiony w tryb gdzie jego zakres to +-25g. Odpowiedz przekazywana jest jako napiecie 0-5V.



2.5V oznacza przeciazenie 0g. Kazde kolejne 1g to 72mV odpowiedzi.

Uklad bardzo ladnie mierzy wieksze drgania, jednak przy mniejszych brakuje mu czulosci. Optymalny zakres pomiaru bylo by to +-5g. Oczywiscie jest ADXL105 ktory mierzy w zakresie ktory by mi odpowiadal, ale nie ma na stronach analog.com odnosnika do zamowienia probek.



Nawet jak chcial bym kupic to nie widze w polskich sklepach oferty na ten uklad. Moze wiecie jacy inni producenci produkuja akcelerometry z analogowym wyjsciem, na 5V z czuloscia okolo 250mV/g? Najlepiej jak dalo by sie zamowic choc jedna probke, albo chociaz kupic w rozsadnej cenie.



Bo w tej chwili mam juz caly uklad - wszystko jest dobrze, tylko czulosc za mala :)



Myslalem nad wzmocnieniem sygnalu, wiem ze mogl bym wykorzystac wzmacniacz operacyjny, tylko jak go podlaczyc, zeby punkt odniesienia wzmocnienia nie byl w zerze, a w Vcc/2 ?



Chodzi o to zeby sygnal ktory w tej chwili ma amplitude np. 2.3-2.7v rozszerzyc 5-cio krotnie do zakresu 1.5-3.5V Odrocenie fazy mi nie straszne (pod warunkiem ze bedzie to odwrocenie wzgledem 2.5V. Jaki wzmacniacz polecacie (napiecia do 5V, czestotliwosc sygnalu niewielka gora 200Hz). Zalezy mi na niskim szumie.



I jak podlaczyc taki wzmacniacz? Gdzies zgubilem moj skrypt z analogow ,a nie pamietam :)


Hmmm... no fajniasty, a nawet 2 :)

Teraz tylko powiedzcie czy cos pamietam z analogow - zdalem to za ktoras tam poprawka, 2 lata temu :)

Jezeli do IN- podlacze 2.5V (czyli srodek dzielnika napiecia Vcc przez

2). A do IN+ podlacze moj sygnal wejsciowy (amplituda 2.3-2.7V) przez rezystor R1. wyjscie OUT wzmacniacza podlacze do nozki IN+ rezystorem R2. Zasilanie wzmacniacza GND do GND (0V), a Vcc do +5V.

Wzmocnienie o ile mnie pamiec nie myli to R2/R1 (czy odwrotnie?).

Jezeli R2/R1 bedzie wynosic 5, to czy slusznie oczekuje w takim ukladzie na wyjsciu napiecia o amplitudze 1.5-3.5V? ;)

I jeszcze pytanko co do rzedu wielkosci rezystorow R1 i R2 - czy to maja byc kohm-y Mohm-y?

wejsciem dla tego sygnalu ma byc przetwornik ADC w ATMega8.

Napiszcie czego jeszcze mi brakuje (moze w kwestii eliminacji zaklucen? kondziorki jakies czy cos)? Czy moze zastosowac jakas inna konfiguracje wzmacniacza?

I jakiej wartosci opornikow uzyc do zrobic dzielnika napiecia - znowu pytanie o rzad wielkosci.

I czy ten LF353 bedzie dobrze dzialal zasilany Vcc=5V, podczas gdy sygnal wyjsciowy rowniez jest oczekiwany w zakresie od 0 do Vcc. I to wzmocnienie musi byc w miare liniowe.

...chêci doczytania datasheet ADXL150 do koñca? Mo¿na siê stamt±d dowiedzieæ wielu ciekawych rzeczy m.in. jak zwiêkszyæ czu³o¶æ 2-krotnie bez stosowania dodatkowych elementów. S± te¿ przyk³ady buforów wyj¶ciowych o wiêkszym wzmocnieniu. TG

Oczywiscie ze doczytalem - moj uklad dziala w konfiguracji 2x wzmocnienia - nozki kalibracji i wyjscia sa polaczone.

Problem polega na tym ze na poczatku mialem zle dane o wartosciach drgan jakie mam zmierzyc. Okazalo sie ze sa sporo mniejsze niz byly zakladane, a niestety wykonalem juz caly czujnik i nie moge zmienic jago konstrukcji bo jest caly zalany zywica w pistoletowym uchwycie.

Tak wiec z konfiguracji przedstawionych w dokumentacji ADXL-a nici, bo schematy tam przedstawione wymagaja podlaczania osobno Vout i ZEROg.

Pozostaje mi to co mam - czyli sygal wyjsciowy o amplitudzie okolo

2.1-2.9V. Chcial bym go wzmocnic 5-cio krotnie - wtedy powinien sie zawierac pomiedzy 0.5V a 4.5V, dzieki czemu w pelni wykorzystal bym rozdzielczosc ADC.

Na str 14 dokumentacji ADC jest owszem uklad ktory mogl by mnie interesowac - ze wzmacniaczem operacyjnym, ktory nie wymaga ingerencji w srodek mojej sondy.

Tylko znowu nie sa podane wartosci elementow - bo rozumiem ze kondensator Cf wlaczony pomiedzy wejscie a wyjscie wzmacniacza pelni tylko role filtru dolnoprzepustowego?

Swoja droga byc moze tez by mi sie to przydalo (taki wzmacniasz bedzie wprowadzal jakies silne szumy?) - gdzie w sieci moge poczytac jak dobrac wartosci elemntow wzmacniacza w takiej konfiguracji, zeby uzyskac potrzebne wzmocnienie i tlumienie wysokich czestotliwosci?

>

...i tego raczej nie przeskoczysz. Sygna³ wyj¶ciowy zmienia siê wokó³ Vbias, które jest na tyle ró¿ne od Vcc/2 (+/-0.35V) i tak niestabilne temperaturowo (0.2g), ¿e "podpieranie" wzmacniacza o 10-krotnym wzmocnieniu w³asnym napiêciem odniesienia spowoduje powstawanie znacznego, trudnego do wyeliminowania b³êdu. TG

Dzieki za konstruktywna krytyke, ale przeliczylem juz to korzystajac z danych w specyfikacji. Na szczescie nie interesuje mnie skladowa stala wyniku - poniewaz czujnik mierzy przeciazenia, a ja koniec koncow chce uzyskac amplitude.

Ten egzemplarz przy zasilaniu Vcc=5.15V (stabilizowane) daje w pozycji poziomej rowno 2.50V. Czyli odchylenie -0.07V. Takiej wartosci mozna oczekiwac patrzac na 'figure 4' w dokumentacji. Rozrzut +/- 0.35V pojawia sie na brzegach dopuszczalnych zakresow zasilania , czyli w okolicy 4V i 6V. Ja mam zasilanie calkiem niezle.

Temperaturowo to tez sensor nie bedzie nigdzie narazany na krancowe wartosci (-40 ; 120C).

W kazdym razie nie uzywam akcelerometru do pomiaru chwilowej wartosci przeciazenia, tylko mierze jego czestotliwosc i amplitude. Z rozrzutem +-1g musze sie liczyc zawsze, bo raz czujnik moze byc ustawiony "glowa do gory", a raz w dol ,wiec jakies dodatkowe 0.5g niedokladnosci wszelakich nie robi mi roznicy. Skladowa stala mnie nie interesuje - algortym ja znajduje i zaniedbuje.

Wiec uwazam, ze wzmocnienie sygnalu wyjsciowego, przyjmujac za punkt odniesienia Vcc/2 jest tu wystarczajace. W drugiej wersji urzadzenia, oczywiscie chetnie zrobie wszystko od poczatku "tak jak ma byc", a w szczegolnosci uzyje akcelerometru ADXL105 (jak sie uda dostac).

W kazdym razie dalej nie wiem jak podobierac elementy do wzmacniacza... to wzmocnienie to w koncu R2/R1 (tak mi zdrowy rozsadek jakos podpowiada), czy odwrotnie? Zakladam uklad w ktorym przez R1 syngnal doprowadzony jest do IN- wzmacniacza, a R2 laczy wejscie IN- z OUT. No i jeszcze pytanie - czy jak do IN+ doprowadze napiecie odeniesienia (Vcc/2) to bedzie to dzialac tak jak mi sie wydaje? ;)

No i jak dobrac kondensator wlaczony pomiedzy OUT a IN-, tak zeby filtrowac jakies zadane czestotliwosci?

Z 10x wzmocnieniem przesadzilem - zapomnialem ze 2x wzmocnienie juz mam - potrzebne bedzie tylko 5-cio krotne. Nawet 3-krotne, jesli faktycznie by sie okazalo ze wyskakuje poza zakres, bylo by juz niezle.

...i pomy¶leæ, ¿e niektórym 5mg szumu potrafi przeszkadzaæ... :-) TG

Szum to co innego, a stale odchylenie to tez co innego. Wyznaczam tym amplitude drgan, a nie stala grawitacji :)

Moim zdaniem wzmacniacz ci absolutnie nic nie da. Uzywasz pewnie 12-16-bitowego ADC, a wiec rozdzielczosc masz i tak lepsza niz czulosc akcelerometru. Jesli jego sygnal wzmocnisz np. 10x to i tak ci to nic nie da, bo ciagle stosunek uzytecznego sygnalu/szumu bedzie taki sam. Nie wyciagniesz z tego zadnej dodatkowej informacji. Jedyna mozliwoscia IMHO jest zmiana stosowanego akcelerometru na dostosowany do twoich potrzeb.

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required