Yüksek Hızlı Loadcell Transmitter

[Mucit23]

Selamlar

Piyasada hali hazırda bulunan loadcell transmitter'ların bir çoğu 10 veya 100sps değerine sahip. Benim yaptığım uygulamalarda En az 1000 sps değerine çıkmam gerekiyor. Hem yaptığım uygulamalardaki hız sorununu aşmak hem de tümleşik sistemler tasarlamak için bir loadcell transmitteri yapmak istiyorum.

Bazı beklentilerim var bunlar sırayla aşağıdaki gibi.

• En yüksek çözünürlükte en az 1000sps örnek alabileyim.
• En az 16 bit hatta 18 çözünürlükte veri okuyabileyim.
• Exication Voltajı olabildiğince stabil olsun.
• Gerekli alçak geçiren donanımsal filtreleri barındırsın.
• Gerekli ESD korumaları olsun.
• AC 50 60Hz şebeke gürültülerine karşı dayanıklı olsun.

İlk iki madde dışında aslında diğer maddeler için birçok referans tasarım mevcut. Bu kısımlar az çok kafamda şekillendi fakat İlk iki madde bir biri ile çelişiyor.

Hız ile Çözünürlük ters orantılı ADC lerde. Bilindiği üzere çözünürlük arttıkça hız düşüyor. Benim bu konudaki temel ihtiyaçlarımı karşılayacak şekilde optimize bir tasarım yapmam lazım. Bu yüzden fikir alma ihtiyacı duydum.

Piyasada hali hazırda kullanılan bilindik markaların tasarımlarını incelediğimde hiç te öyle basit tasarımlar olmadığını gördüm.

Texas ve Analog Devices'in referans tasarımlarını incelediğimde ADS1287 gibi İçerisinde PGA ve 24 bit Delta Sigma ADC barındıran çipler öneriliyor. Bu işler için belki iyi ama birçoğunun örnek hızı çok düşük. İşime yaramıyor.

Ben Kendim INA333 gibi bir amplifier kullanıp sinyali yükselttikten sonra Standart 16 bit ADC ile dönüşüm yapayım diye düşündüm ama bu yöntemde de analog tasarımlarda ofsette kayma gibi sorunlar olur mu uzun çalışmalarda onu kestiremedim.

Bu yüzden arayış içerisindeyim. Bu iş için önerebileceğiniz Referans tasarım ADC vs var mıdır?

[Erol YILMAZ]

Analog Devices'ın 22-24 bit, >1Ksample, Delta Sigma ADC leri işini gorecektir

[e-zeki]

CS5530/32 bunları da kullanabilirsin hocam fakat bu ürünler özellikle 24bit/>1ksps baya tuzlu entegreler çok da nazlılar.

[Mucit23]

Eğer 24 bit çözünürlükte yüksek veri sayısına ulaşırsam belki harici olarak INA333 gibi harici amplifier gerekmez. Ama şöyle bir durum var. ADC lerde çok fazla parametre var. Bu parametreler arasında gürültüye karşı dayanım ile ilgili veriler var. Tablo halinde vermiş. Örneğin AD7768-1'de Tablo 1'e bakarsanız çıkıştaki filtreler aktif iken SPS değeri 32'ye kadar düşüyor.



Bu filtreler yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda vazgeçilmez bu yüzden bu filtrelerden vazgeçemiyorum. Bu şekilde 24 bit SPS değeri yüksek adc lerde bu tarz alengirli durumlar mevcut.

Benim bu kadar yüksek çözünürlüğe ihtiyacım yok. Bu yüzden güzel bir Donanımsal giriş filtresi>> güzel bir amplifier>>Çıkış filtresi >> Hızlı 16-18 bit ADC(varsa dahili filtreli olan) Daha efektif bir tasarım olacak gibi. Bu şekilde çok rahat 1000 ve üzeri SPS değerlerini elde edebilirim.

Aslında bu sorun gerçekten mühendislik bilgisi gerektiriyor.

Konu başlığını şöyle değiştireyim. Doğru ADC nasıl seçilir? Benim İsterlerim belli.

[Okan AKÇA]

Öncelikle neden 1000 örnek

[Mucit23]

Loadcell ve benzeri weston köprüsü içeren sensörlerle Datalogger benzeri uygulamalar yapacağım. Kayıt hızımın yüksek olması gerekiyor.

[e-zeki]

hocam

Örneğin AD7768-1'de Tablo 1'e bakarsanız çıkıştaki filtreler aktif iken SPS değeri 32'ye kadar düşüyor.

hocam 32 KSPS ye düşüyor farkettiniz mi bilmiyorum.
built in FIR yoksa zaten siz kendi kodunuzda bunun benzerlerini yapmak zorundasınız. AD'nin bu derece high end ADC'leri hariç, diğer adcler 24 bit çözünürlükte olmasına rağmen en düşük SPS de bile noise free bitleri 20'yi geçmez. sizin yapmanız gereken sağlıklı bir giriş filtresi-> 3k ve üzeri 24bit sigma-delta ADC yazılımsal filtrasyon (medyan sorting vs.)1/3 sps oranında bir çıkış alabilirsiniz.

[Mucit23]

Evet birimde hata yapmışım yeni farkettim. Çok fazla bu iş için vakit ayıramıyorum ancak geceleri araştırma yapabiliyorum.

Analog Devices'in ürünlerine bakıyorum. Weigh Scale ilgili birkaç referans tasarım verilmiş. Burada AD7192 kullanılabilecek en uygun AD dönüştürücü 4800SPS'ye kadar çıkış artabiliyor. Fakat içerisinde SIC3 ve SINC4 filtre var. Bu filtrenin derecesi arttıkça output data rate düşüyor.

SPS düşmesini anlarım ama tablodan baktığımda Gain değeri düşük iken neden gürültü değeri artıyor.

AD7768-1 Çok daha hızlı ve içerisinde çeşitli filtreler var ama gürültü dayanımı AD7192 gibi değil anladığım kadarıyla.

Şunu sorayım. Loadcel eğer 5V ile beslenirse tam skalada 10mv civarı bir gerilim üretiyor. Bu gerilimi 24B ADC ile baya hassas bir şekilde okuyabiliyoruz. HX711 de bu şekilde çalışıyordu.

Bu gerilimi örneğin yüksek gürültü dayanımına sahip bir Instrumentation amplifier 100 kat arttırıp ADC ye girsek daha iyi olmaz mı? ADC nin skalasını daha geniş bir aralıkta kullanmış olacağım bu şekilde. Aynı zamanda gürültü içeren düşük değerlikli bitleri doğrudan eleyebileceğim. Referans tasarımlarda gerekli filtreler ve ESD korumalarından sonra doğrudan ADC ye girilmiş. Bu durumda öneriniz ne olur?

[e-zeki]

@Mucit23   

Bu gerilimi örneğin yüksek gürültü dayanımına sahip bir Instrumentation amplifier 100 kat arttırıp ADC ye girsek daha iyi olmaz mı?

bu kısım ADC'lerin Ain-/Ain+ giriş skalalarıyla alakalı hocam. Max range'leri sizin hesaba göre 200mV olan bir ADC varsa (var mı yok mu bilmiyorum) olabilir. ama bildiğim kadarıyla input skalası ne kadar yükselirse ya sps çok düşüyor ya fiyat çok  yükseliyor.

[Mucit23]

Bazı load cell referans tasarımlarında Load cell Besleme voltajı polarite değiştiriliyor.

Bu işleme AC Excitation deniliyor. Bunun amacı nedir?

[z]

Yorum: Olcum sinyali AC olacagindan bunu AC kuplajli basit amplifikatorlerle kolayca yükseltirsin ve opamplarin ofsetleri sorun yaratmaz.