STM32F411Vetx Disco - pomiar napięć ujemnych

[JanekAIR]

Hej, próbuję odczytać sygnał analogowy o ujemnym napięciu z czujnika pH przez przetwornik ADC, czy na tej płytce jest możliwość zkwantowania sygnału o ujemnym napięciu?

Jeśli tak, to jak to zrobić?

Edytowano Listopad 5, 2019 przez JanekAIR

[RFM]

Dzielnik do Vref/Vcc.

[marek1707]

Co to za czujnik? Czy ma jakąś elektronikę, czy goła sonda pH? Co niesie informację w sygnale? Napięcie? Prąd? O jakich wartościach lub z jakiego zakresu? A może wyjście jest różnicowe i "ujemność" jest względna? Napisz coś więcej. Nawet jeśli sam nie doceniasz tych wszystkich informacji, to dla dobrej porady mogą być bardzo ważne.

[JanekAIR]

Sygnał informacyjny jest w postaci napięcia. Podsyłam tabelkę z wartością napięcia odpowiadającą pH. Cały problem polega na tym, że pomiar ADC w moim mikrokontrolerze ma zakres 0-3V, czujnik w zależności od pH zwraca -0.4V do 0,4V. Myślałem czy nie kupić bateryjki co by mi zrobiła offset np. +1.5V, wtedy mógłbym zebrać potrzebne informacje z czujnika, lecz z tego co mi wiadomo napięcie się obniża z czasem działania tejże baterii, co katastrofalnie wpłynęłoby na pomiar.

To ten czujnik: https://botland.com.pl/pl/czujniki-pogodowe/5874-dfrobot-gravity-czujnik-miernik-ph-analogowy.html

Załączam również schemat elektryczny czujnika.

Pozdrawiam!

Edytowano Listopad 6, 2019 przez JanekAIR

[marek1707]

Jeśli masz odrobinę smykałki, to najprościej byłoby zwyczajnie przesunąć zakres napięć wyjściowych tego czujnika, choćby przez zmianę jednego z oporników w obwodzie R7, R8 i R9. Ta sieć wyznacza wzmocnienie drugiego stopnia i jednocześnie przesuwa napięcie wyjściowe z pierwszego w górę. Zamiast tego dziwnego -0.4..+0.4 mógłbyś dostać podobne do ludzi np. +0.5..+1.5V co zupełnie spokojnie doprowadziłbyś wprost do wejśća ADC dowolnego mikrokontrolera. No nic, jest jak jest. Stosunkowo silne wyjście wzmacniacza U2 umożliwia rozwiązanie Twojego problemu metodą opisaną przez @RFM czyli dajesz opornik (np. 10k) od sondy do wejścia ADC i kolejny (znów 10k) od wejścia ADC do zasilania +3.3V lub jakiejś innej dodatniej i czystej referencji. Ma to niestety tę wadę, że z definicji jest dzielnikiem rezystorowym więc zmniejsza i tak już lichą amplitudę sygnału. Z całego zakresu ADC, powiedzmy 0..+3.3V zostanie Ci jakieś 0.3, no może 0.4V więc będziesz pracował na 0.1 zakresu i tym samym możliwej do uzyskania rozdzielczości konwersji. Z drugiej strony sonda pH sama z siebie mocarzem precyzji nie jest a uzyskanie z niej więcej jak 5-6 bitów to już czysty cud więc wspomniana cecha wielką wadą nie jest. Jeśli jeszcze weźmiemy pod uwagę szumy i zakłócenia samego kabla i wzmacniacza (ma to chcociaż jakąś metalową obudowę?) to nie spodziewałbym się dużo więcej niż określania pH z rozdzielczością 0.5, może 0.2.

Bipolarne wyjście jak z tej sondy nadaje się wprost idelanie do podłączenia jakiegoś old-schoolowego,, wychyłowego miernika analogowego z zerem po środku. Dodajesz do tego skrzyneczkę ze sklejki, jakiś przełącznik, żaróweczkę, może okucia krawędzi z cienkiej blaszki, malujesz bejcą na stare i masz przyrząd jak z laboratorium Tesli  

BTW: Trochę dziwne, że ktoś zrobił to w ten sposób męcząc się z historycznym wzmacniaczem CA3140. Współpracując stałoprądowo z sondą pH musiał mu zrobić ujemne napięcie zasilania, wziął siejącą śmieciami pompę ładunkową bez żadnej filtracji i poszło. Jedna słaba decyzja pociąga za sobą kolejne kompromisy i całość wychodzi jakoś kulawo, za to tanio.

[JanekAIR]

Pobawiłem się rezystorami no i działa jak należy, dziękuję

[marek1707]

To w rewanżu przysłuż się Forum i napisz co i jak zmieniłeś oraz jakie wyniki uzyskałeś. Nie tylko Ty i ja czytamy ten wątek a za chwilę ktoś tu może wpaść z podobnym problemem. Tak to działa.

A kiedyś tam, czy mógłbyś (tak z mojej czystej ciekawości) wrzucić jakieś wyniki z konwersji ADC w ustalonych warunkach? Chodzi mi o szum rms (liczony w LSB przetwornika albo od razu w mV) tego układu razem z kablem i sondą pH pracującą w ustalonych warunkach. Zdejmij kilka tysięcy próbek do RAMu, powiedzmy z Fs=1kHz lub coś koło tego i policz prostą statystykę. Nie zapomnij dodać jaka jest pełna skala przetwarzania czujnika (po tych zmianach oporników) lub jaki jest współczynnik LSB -> pH żeby wyniki można było odnieść do rzeczywistości. Z góry dziękuję.

[Gość]

Dołączam się do prośby, też jestem ciekaw wyników :)