Сообщений в теме: 6

[avfv]

Предлагаю обсудить, как лучше добавить измерение pH в контроллер.

Мои изыскания привели вот к такой схеме:

 

 

LMC662CN в качестве входного буфера выбрана за сочетание следующих качеств:

- входной ток при 25 градусах - примерно 40 fA, что очень и очень неплохо

- дешевая

- DIP корпус, а значит скажем НЕТ утечкам через текстолит, защитным кольцам, особому флюсу и отмывке платы до дыр деионизированной водой в ультразвуковой ванне! Просто отогнем вывод 3 и спаяем R1, C10 навесным монтажом.

 

И недавно мне пришли LMC662CN с али, так что можно собрать прототип на макетке, пока без АЦП и посмотреть что получится:

- оно работает! причем заработал электрод, который у меня валялся сухим несколько лет и который я уже списал..

- половина микрух с али тупо битые

- утечка через С10 если и есть, то на уровне нескольких mV, зато отлично гасится все что наводится через высокоомный вход. ESD защита, опять же.

 

[aquanavt]

Несколько дилетантских вопросов:

 

1. Там 2 линии питания? 3.3V и 5V

2. Зачем нужно несколько конденсаторов C1-C4?

3. Что делает индуктивность L2?

 

И если это обсуждение, то что скажете насчет этой платы, широко известной в узких кругах ардуинщиков?

[avfv]

Два напряжения, потому что LMC662 работает от 5V, а MCU от 3. В этой схеме гальваническая развязка предполагается между MCU и шиной CAN, поэтому нарисовано просто согласование уровней.

 

С1 - блокировочный конденсатор для U1, C2 .. C4 для U3. Необходимы для нормальной работы микросхем. С2 .. С4 взяты по даташиту на АЦП. Группы конденсаторов разной емкости используют, потому что любой конденсатор, помимо емкости, имеет еще и паразитную индуктивность (ESL), в результате чего конденсаторы большой емкости не могут отфильтровать шумы высоких частот.

 

L1, L2 это ferrite bead - специальные индуктивности, в которых используется феррит с повышенными потерями на высоких частотах. Они фильтруют шумы из цифровой части схемы.

L2 имеет в основном еще и назначение разделить цепи аналоговой и цифровой земли - они должны соединяться в одной точке (в данном случае оптимально вывод земли АЦП), и когда они разделены явно, трассировка печатной платы упрощается.

 

Про платку miniph. В принципе, буферный операционник стоит нормальный, guard ring на плате разведен. Почему-то нет защитного резистора на входе. В целом по входным цепям нормально.
Но вот зачем туда воткнули 12bit SAR АЦП, да еще и в униполярном включении - загадка. Может, на складе их много лишних было... Скорость этого АЦП там совсем не нужна, измерение pH классическая задача для сигма-дельта АЦП, желательно в дифференциальном включении... Видимо, создатели платы решили что для ардуино точности в 0.1 pH за глаза хватит. Разводка платы тоже несколько странная.. не способствует минимизации шумов и повышению точности.
Главный же недостаток платы в том, что там нет гальванической развязки и встроенной фильтрации 50/60 Гц - пользователю предлагается реализовать это самостоятельно...

Из доступных в продаже готовых плат измерения pH я видел только одну нормальную, которую можно просто взять и использовать, а при необходимости спаять похожую совместимую - это демо-модуль EVAL-CN0326-PMDZ от Analog Devices.
Собственно, именно по зтой причине я остановился на АЦП AD7792 в своем модуле. Он замечательно работает, сходу честные 15 разрядов на макетной плате. Модуль совместим электрически и программно с платой от AD, так что она уже поддерживается в прошивке sps::keeper.

[aquanavt]

Так АЦП AD7792 на вашей схеме вроде нет?

А что такое "плата от AD" и "sps::keeper"? Где можно подробнее об этом прочитать?

[avfv]

Ну так эту схему давно рисовал, много поменялось с тех пор...
Плата от AD это EVAL-CN0326-PMDZ, по ней вся документация на сайте analog.com

sps::keeper это моя прошивка для STM32H743, соседняя тема - дозатор на nucleo.

[aquanavt]

Спасибо, теперь почти все прояснилось.

Осталось непонятным вот это "создатели платы решили что для ардуино точности в 0.1 pH за глаза хватит"
Теоретически ведь 14/2^12 = 0.003 примерно, откуда взялась точность в 0.1 pH, в 30 раз меньше? Там вообще какой диапазон напряжений от 0 до 14pH? Примерно 0.8-1В? Тогда ведь точность ожидается не меньше 0.02pH?

[avfv]

Ну если подсчитать, то при опоре 3V теоретическое разрешение АЦП будет примерно (3/4096) / 0.059 = 0.0124 pH. Но вот какое получится в реальности, сказать сложно - совсем не факт что удастся вытянуть 11.8 ENOB по даташиту, С 0.1 я конечно приукрасил, но не сказать чтобы сильно