АЦП сканер на базе ATmega8

Устройство позволяет вести измерения напряжения по нескольким каналам и в связке с ПО на компьютере (хосте) позволяет выводить графики, записывать данные в лог-файлы и воспроизводить их потом.
Характеристики устройства:
- интерфейс подключения к ПК - USB (виртуальный COM-порт);
- количество каналов измерения напряжения - 6 (ATmega8 в корпусе PDIP) или 8 (для корпусов TQFP/QFN/MLF);
- диапазон измеряемых напряжений 0 - 50В;
- разрешение АЦП - 10 бит (точность 0,05В для диапазона 0..50В);
- входное сопротивление каналов измерения - 110 кОм.

Рисунок 1 - внутренности и внешний вид

Рисунок 2 - Схема АЦП-сканера

Схема построена на базе контроллера ATmega8, в его составе имеется АЦП, каналы которого использованы для измерения напряжений. Питание контроллера осуществляется от USB. АЦП позволяет измерять напряжения от 0В до 5В. Для расширения диапазона измерений, применены резистивные делители 10кОм+100кОм, с которыми возможны измерения в диапазоне 5*((10+100)/10)=55В при опорном напряжении АЦП =5В. Для защиты входов контроллера при выходе за разрешенные пределы, совместно с резисторами применены стабилитроны на 5,1В. Входное сопротивление по каналам измерения составляет 110 кОм. Опорное напряжение АЦП задается джампером (замкнут - 5В; разомкнут - 2,56В), состояние которого считывается только в момент запуска контроллера. При необходимости изменения диапазона измеряемых напряжений, номиналы резисторов могут быть изменены и/или применен внешний дополнительный модуль (например, на базе ОУ), подключаемый к входному разъему DB-9 и от него же питающийся. В этом случае коэффициенты преобразований и смещения могут быть заданы в программе хоста. Для связи с ПК используется USB-UART модуль CP2102, но, может применяться и другой аналогичный.

Рисунок 2 - ADC Monitor

Для подключения адаптера на компьютере должен быть установлен драйвер для USB-UART модуля (CP2102 или другого используемого), который поставляется производителем этого модуля. После установки драйвера и подключения устройства по USB, в системе появляется виртуальный COM-порт. При открытии программы ADC Monitor, происходит формирование списка доступных COM-портов. Если адаптер был подключен после открытия программы, то список нужно обновить вручную кнопкой . После выбора порта, ассоциированного с адаптером, подключение к нему происходит после нажатия кнопки . После успешного подключения становится доступным запуск таймера опроса контроллера по кнопке , а остановка кнопкой . Таймером задается период посылки запросов контроллеру на измерения. За один такт таймера происходит однократное измерение по всем каналам АЦП. Но, реальный период измерений может быть несколько больше заданного на время выполнения команды контроллером, времени передачи и обработки ответа хостом (прорисовка графиков, вывод в таблицу и в файл). Если перед запуском таймера установлена опция Write file, то данные будут записываться во временный файл, а при остановке таймера программа предложит сохранить файл лога. Файл затем можно воспроизвести, для этого служит панель File read mode. Файл открывается кнопкой , которая доступна пока нет подключения к порту. После открытия файла и загрузки графиков, становятся доступны элементы прокрутки оси времени и кнопка выхода из режима просмотра файла . Курсор в виде красной линии в окне графиков показывает момент времени, для которого отображаются мгновенные значения в таблице.

Колонки в таблице отображают следующую информацию:
Channel - канал АЦП;
ADC Value - значение, полученное от АЦП;
ADC Voltage - напряжение на входе АЦП, рассчитанное по значению АЦП, опорному напряжению и разрешению АЦП;
Multiplier - отношение измеряемого напряжения к напряжению на входе АЦП с учетом делителя (возможно редактирование, пока остановлен таймер и не открыт файл);
Offset - смещение, если применяется внешняя схема (возможно редактирование, пока остановлен таймер и не открыт файл);
Range - разрешенный диапазон измеряемых напряжений;
Accuracy - точность измерений для всего диапазона;
Voltage - величина измеряемого напряжения с учетом коэффициента делителя и смещения.

Добавление комментария
Имя:
E-mail:
Сообщение: