مروری بر تراشه AD7191

[MortezaMir]

بسم الله الرحمن الرحیم

برای اندازه گیری های دقیق ولتاژ، تا کنون تراشه های زیادی به بازار آمده است.
شرکت Analog Devices بعنوان شرکت پیشرو در این صنعت، تراشه های گوناگونی به بازار عرضه کرده است. تراشه های معمول بازار ایران، AD7730 و AD7780 , AD7190 است.

تراشه 7730 نسبتا نا دقیق و گران قیمت هست. 7780 دقت خوبی دارد اما سرعت کم و تک کاناله است.
دقیق ترین و پرسرعت ترین هم AD7190 است که از 7780 گران تر و از 7730 ارزانتر است. چهارپورت میکرو را اشغال می کند.

شرکت آنالوگ طی موفقیتی که در تراشه ی AD7780 داشت، تراشه ای با دقت 7190 و قیمتی ارزان تر 7780 ارائه نموده است. البته این قیمت، مربوط به بازار امریکاست.


تراشه ی AD7191 دو پورت میکرو را اشغال می کند، دو ورودی دارد و تنظیم گین های متنوع تری نسبت به AD7780 دارد. همچنین مقابل نویزهای محیطی مقاوم تر است.



و برنامه ای که مقدار خروجی تراشه را در متغیر sum نشان می دهد.
[img]http://www.eca.ir/************************************************** *****
This program was created by the
CodeWizardAVR V3.12 Advanced
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com

Project :
Version :
Date : 3/10/2015
Author :
Company :
Comments:


Chip type : ATmega88V
Program type : Application
AVR Core Clock frequency: 4.915200 MHz
Memory model : Small
External RAM size : 0
Data Stack size : 256
************************************************** *****/

#include <mega48.h>

// Declare your global variables here
#define Dout PINC.3
#define Chan PORTC.2
#define SCLK PORTC.1


unsigned char ADCspi(void)
{
unsigned char j,outvar;
outvar=0;
j=128;
while(j>0)
{
SCLK=0;
SCLK=1;
if(Dout) outvar|=j;
j>>=1;
}
return(outvar);
}

unsigned int READ_ADC(void)
{
unsigned int adc_val;
adc_val=ADCspi();
adc_val= adc_val*256 + ADCspi();
ADCspi();
return(adc_val);
}


void main(void)
{
unsigned int sum;

// Crystal Oscillator division factor: 1
#pragma optsize-
CLKPR=(1<<CLKPCE);
CLKPR=(0<<CLKPCE) | (0<<CLKPS3) | (0<<CLKPS2) | (0<<CLKPS1) | (0<<CLKPS0);
#ifdef _OPTIMIZE_SIZE_
#pragma optsize+
#endif

// Input/Output Ports initialization
// Port B initialization
// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In
DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (0<<DDB1) | (0<<DDB0);
// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T
PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) | (0<<PORTB0);

// Port C initialization
// Function: Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=Out Bit1=Out Bit0=In
DDRC=(0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (1<<DDC2) | (1<<DDC1) | (0<<DDC0);
// State: Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=P Bit2=0 Bit1=0 Bit0=T
PORTC=(0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (1<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);

// Port D initialization
// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In
DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);
// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T
PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);

// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC0A output: Disconnected
// OC0B output: Disconnected
TCCR0A=(0<<COM0A1) | (0<<COM0A0) | (0<<COM0B1) | (0<<COM0B0) | (0<<WGM01) | (0<<WGM00);
TCCR0B=(0<<WGM02) | (0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00);
TCNT0=0x00;
OCR0A=0x00;
OCR0B=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer1 Stopped
// Mode: Normal top=0xFFFF
// OC1A output: Disconnected
// OC1B output: Disconnected
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=(0<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (0<<WGM10);
TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (0<<WGM12) | (0<<CS12) | (0<<CS11) | (0<<CS10);
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer2 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC2A output: Disconnected
// OC2B output: Disconnected
ASSR=(0<<EXCLK) | (0<<AS2);
TCCR2A=(0<<COM2A1) | (0<<COM2A0) | (0<<COM2B1) | (0<<COM2B0) | (0<<WGM21) | (0<<WGM20);
TCCR2B=(0<<WGM22) | (0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20);
TCNT2=0x00;
OCR2A=0x00;
OCR2B=0x00;

// Timer/Counter 0 Interrupt(s) initialization
TIMSK0=(0<<OCIE0B) | (0<<OCIE0A) | (0<<TOIE0);

// Timer/Counter 1 Interrupt(s) initialization
TIMSK1=(0<<ICIE1) | (0<<OCIE1B) | (0<<OCIE1A) | (0<<TOIE1);

// Timer/Counter 2 Interrupt(s) initialization
TIMSK2=(0<<OCIE2B) | (0<<OCIE2A) | (0<<TOIE2);

// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// Interrupt on any change on pins PCINT0-7: Off
// Interrupt on any change on pins PCINT8-14: Off
// Interrupt on any change on pins PCINT16-23: Off
EICRA=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00);
EIMSK=(0<<INT1) | (0<<INT0);
PCICR=(0<<PCIE2) | (0<<PCIE1) | (0<<PCIE0);

// USART initialization
// USART disabled
UCSR0B=(0<<RXCIE0) | (0<<TXCIE0) | (0<<UDRIE0) | (0<<RXEN0) | (0<<TXEN0) | (0<<UCSZ02) | (0<<RXB80) | (0<<TXB80);

// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// The Analog Comparator's positive input is
// connected to the AIN0 pin
// The Analog Comparator's negative input is
// connected to the AIN1 pin
ACSR=(1<<ACD) | (0<<ACBG) | (0<<ACO) | (0<<ACI) | (0<<ACIE) | (0<<ACIC) | (0<<ACIS1) | (0<<ACIS0);
ADCSRB=(0<<ACME);
// Digital input buffer on AIN0: On
// Digital input buffer on AIN1: On
DIDR1=(0<<AIN0D) | (0<<AIN1D);


// ADC initialization
// ADC disabled
ADCSRA=(0<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADATE) | (0<<ADIF) | (0<<ADIE) | (0<<ADPS2) | (0<<ADPS1) | (0<<ADPS0);



// SPI initialization
// SPI disabled
SPCR=(0<<SPIE) | (0<<SPE) | (0<<DORD) | (0<<MSTR) | (0<<CPOL) | (0<<CPHA) | (0<<SPR1) | (0<<SPR0);

// TWI initialization
// TWI disabled
TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE);


SCLK=0;
SCLK=1;
delay_ms(2000);

Chan=0; // Channal 2 ADC AD7191

while (1)
{
if (Dout==0)
{
delay_ms(1);
sum=READ_ADC();
}
}
}[/img]


این تاپیک هم مطالعه کنید، نکات خوبی درونش مرور شده است.
http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=100295.0

[MortezaMir]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

این هم نمونه کد. خلاصه شده

[CPP]
//*************AD7191******************
//*************PIN Defines*************
#define     Dout      PINC.5
#define     SCLK      PORTC.4

//**************************************
//*********AD7191_readADC***************
unsigned char ADCspi(void) 
{
  unsigned char j,outvar;
  outvar=0;
  j=128; 
  while(j>0)
    {     
    SCLK=0;
    SCLK=1;
    if(Dout) outvar|=j;        
    j>>=1;    
    }
  return(outvar);
}

unsigned int AD7191_DATA(void)
  {
  unsigned long adc_val, offset;
  offset = 32768;
  adc_val=ADCspi();
  adc_val= adc_val*256 + ADCspi();
  ADCspi();     
  if (adc_val > offset) 
    {
    adc_val -=offset;
    }
  else
    {
    adc_val = offset - adc_val;
    }
  
  
  return(adc_val);
  } 

[/CPP]

و داخل حلقه main



[code=c]

   while (Dout == 1);

   Data = AD7191_DATA();  

[/CODE]

[saeiddiod]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

توی شماتیک بالا بنظر میرسه این قطعه 4 ورودی داره که 2تا از اونها به GND وصل شده (پایه 12,14) . میشه از هر 4 ورودی استفاده کرد ؟

[MortezaMir]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

توی شماتیک بالا بنظر میرسه این قطعه 4 ورودی داره که 2تا از اونها به GND وصل شده (پایه 12,14) . میشه از هر 4 ورودی استفاده کرد ؟

این قطعه دو ورودی تفاضلی داره
یعنی اختلاف ولتاژ ورودی هایش رو اندازه می گیره. تو شماتیک بالا هدف این بود که دو ولتاژ رو نسبت به زمین مدار اندازه بگیریم، برای همین ورودی های منفی به زمین وصل شده بود.

[digiboy]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

سلام آقا مرتضی وقت بخیر
آقا چرا تو این کد فقط از شونزده بیت استفاده شده دلیل خاصی داره ؟ آخه تو دیتا شیت یه فرمولی داده که میگه تا بیست و چهار بیتو میتونید بگیرید!
ممنون

[MortezaMir]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

سلام آقا مرتضی وقت بخیر
آقا چرا تو این کد فقط از شونزده بیت استفاده شده دلیل خاصی داره ؟ آخه تو دیتا شیت یه فرمولی داده که میگه تا بیست و چهار بیتو میتونید بگیرید!
ممنون

سلام
تو دیتاشیت که برای هر سرعت خوندن، دقت رو بیان کرده. تو عمل همون 16 بیت پایداری هم نمی رسیم.

[mikla]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

سلام
ابتدا ممنون از پست ارزشمند جناب مرتضی م. :applause:

و اما بعد:

من با ad7191 میخوام یه نمایشگر لودسل بسازم 2mv/v
تغذیه لودسل 0 و +5
میکرو atmega48p با کریستال داخلی و خروجی ckout برای ad7191
و اساس مدار هم شماتیکی که جناب مرتضی م. زحمتشو کشیدند

و بعد تر ، چند تا سوال از خدمت اساتید دارم :

اول اینکه مدار رو راه انداختم و خروجی هم داره میده ولی پایداریش خیلی کم هست و در حد دهم کیلو گرم رفرش داره چطوری پایدارش کنم ؟
و دوم : اگه ممکنه در مورد این خط ها از برنامه یه توضیحی بدبد:
در روتین ADCspi(void) شما j=128 گذاشتید یعنی 8 رقم معتبر برای هر پکیج دیتا ؟
چرا offset = 32768;؟

و همینطور لطفا توضیح در مورد

 adc_val= adc_val*256 + ADCspi();
  ADCspi();     
  if (adc_val > offset) 
    {
    adc_val -=offset;
    }
  else
    {
    adc_val = offset - adc_val;
    }

متشکرم

[mikla]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

سلام
قسمت برنامه رو متوجه شدم که به چه صورت هست :
دیتاهای خروجی adc به صورت 8 بیت 8بیت خونده میشه و در adc_val ریخته میشه
یعنی اگر بخوایم 24 بیت رو بخونیم :
adc1=ADCspi
adc2=ADCspi
adc3=ADCspi
adc_val=adc1*65536+adc2*256+adc3

ولی هنوز دیتاهای دریافت شده رفرش دارند مثلا:
10665218
10662344
10661080
10658886
...
:sad: :sad:

[mikla]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

اگر برداشتم درست باشه عدد آفست به علت داشتن ورودی +-Ain هست
یعنی برای 24 بیت عدد آفست باید برابر 8388608 = 0x 800000 قرار داده بشه ؟

حالا وقتی آفست رو برابر 0x 800000 میزارم چرا وقتی ولتاژ ورودی صفر هست عدد نمایشگر به جای صفر بین عدد های زیر 1000 رفرش نشون میده
یعنی همون سه رقم آخر که تو بیشینه ورودی (20 میلی ولت با رفرنس 2.5 ولت و گین 128 ) رفرش داره تو کمترین ولتاژ ورودی هم رفرش داره
:sad:

[MortezaMir]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

سلام

این تراشه به ازای صفر میلی ولت عدد 32768 برمی گرداند.

لودسل چیه ؟
پرش لودسل وابسته به حداکثر مقدار اندازه گیری اش هم هست. مثلا اگر لودسل تون ده تن باشه، یک دهم کیلو پرش خیلی عالیه!!
هرچند تغییرات کم خروجی اش نشون می ده لودسل ظریفیه.


مدار تون برای خوندن لودسل مگه رفرنس داره ؟ لودسل خوندن نیازی به رفرنس نداره

[mikla]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

سلام
ممنون از حضورتون بابت حل مشکل :agree:

سلام

این تراشه به ازای صفر میلی ولت عدد 32768 برمی گرداند.

الان که دقت کردم (معما چو حل گشت آسان شود :mrgreenاگه تو فرمول بزاریم وقتی vin برابر صفر هست
2 به توان 23 برابر 8388608 میشه
و اگر از سه رقم آخر صرف نظر بشه 2 به توان 15 برابر 32768

لودسل من 2 تنی هست 2mv/V
تغذیه لودسل رو به 0 و +5 دادم با گین 128

فعلا دارم با یه مولتی ترن و تقسیم ولتاژ تا ولتاژ 10 میلی ولت به کانکتور ورودی به جای لودسل میدم تا وضعیت پایداری و ... مدار رو ببینم . هنوز لودسل و به مدار وصل نکردم
مطابق محاسبه :
اگر رفرنس برابر2.5 ولت باشه برای 10mv (حداکثر ولتاژ لودسل ) عدد adc برابر 4294967 باید بشه اگر از سه رقم آخرش صرف نظر کنم هر عدد adc برابر 0.465 کیلوگرم :
2000kg / 4294 = 0.465

و اگر رفرنس برابر5 ولت باشه برای 10mv (حداکثر ولتاژ لودسل ) عدد adc برابر 2147484 باید بشه اگر از سه رقم آخرش صرف نظر کنم هر عدد adc برابر 0.931 کیلوگرم :
2000kg / 2147= 0.931

بنابراین با استفاده از رفرنس 2.5 باید جواب دقیق تری برسم
سوالم اینه که اگر دقت تغذیه و ولتاژ رفرنس رو هم در نظر بگیریم آیا استفاده از رفرنس 2.5 دقت رو پایین میاره؟

طبق تجربه شما پایداری تا چند بیت امکان پذیر هست ؟

من برای این لودسل به 0.1 کیلوگرم پایداری احتیاج دارم به نظرتون برای بهبودش چه چیزی رو باید در نظر بگیرم؟

[MortezaMir]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

سلام
ممنون از حضورتون بابت حل مشکل :agree:

الان که دقت کردم (معما چو حل گشت آسان شود :mrgreenاگه تو فرمول بزاریم وقتی vin برابر صفر هست
2 به توان 23 برابر 8388608 میشه
و اگر از سه رقم آخر صرف نظر بشه 2 به توان 15 برابر 32768

لودسل من 2 تنی هست 2mv/V
تغذیه لودسل رو به 0 و +5 دادم با گین 128

فعلا دارم با یه مولتی ترن و تقسیم ولتاژ تا ولتاژ 10 میلی ولت به کانکتور ورودی به جای لودسل میدم تا وضعیت پایداری و ... مدار رو ببینم . هنوز لودسل و به مدار وصل نکردم
مطابق محاسبه :
اگر رفرنس برابر2.5 ولت باشه برای 10mv (حداکثر ولتاژ لودسل ) عدد adc برابر 4294967 باید بشه اگر از سه رقم آخرش صرف نظر کنم هر عدد adc برابر 0.465 کیلوگرم :
2000kg / 4294 = 0.465

و اگر رفرنس برابر5 ولت باشه برای 10mv (حداکثر ولتاژ لودسل ) عدد adc برابر 2147484 باید بشه اگر از سه رقم آخرش صرف نظر کنم هر عدد adc برابر 0.931 کیلوگرم :
2000kg / 2147= 0.931

بنابراین با استفاده از رفرنس 2.5 باید جواب دقیق تری برسم
سوالم اینه که اگر دقت تغذیه و ولتاژ رفرنس رو هم در نظر بگیریم آیا استفاده از رفرنس 2.5 دقت رو پایین میاره؟

طبق تجربه شما پایداری تا چند بیت امکان پذیر هست ؟

من برای این لودسل به 0.1 کیلوگرم پایداری احتیاج دارم به نظرتون برای بهبودش چه چیزی رو باید در نظر بگیرم؟

سلام
استفاده از رفرنس خارجی قطعا دقت رو پایین میاره.

پیشنهادم اینه بجای استفاده از مولتی ترن، یه لودسل سبک استفاده کنید و تغییرات خروجی اش رو با تغییر وزن ببینید.


برای رسیدن به دقت 0.1 کیلو کارتون کمی سخته. ولی برای رسیدن به پایداری 0.2 کیلو رعایت همین مسائلی که تو این تاپیک و تاپیک راه اندازی ad7190 گفته ام، رعایت کنید کافیه.

[شادان]

پاسخ : مروری بر تراشه AD7191

آقا این آی سی انصافا خوبه
فقط حواستون باشه که برای اینکه بخواید از کانالای AIN استفاده کنید پایه ی TEMP حتما باید زمین بشه
البته تو دیتا شیت نوشته ولی عدم توجه بنده باعث شد چند ساعت الاف بشم
واسه رفرنس هم AD780 خوبه

[VB]

Cls




Reset P_down
Do


   Locate 2 , 1 : Lcd "WEll Come"
   Waitms 200
   Toggle Ok_led


   Bitwait Dout , Set


   Adc_data


   Locate 3 , 1 : Lcd Outvar1 ; "   "
   Locate 4 , 1 : Lcd Outvar2 ; "   "
   Locate 5 , 1 : Lcd Outvar3 ; "   "
   Locate 6 , 1 : Lcd Outvar4 ; "   "




   Locate 10 , 1 : Lcd Adc_val ; "   "


   Waitms 200




Loop
'*******************************************************************************************


Sub Adc_spi


  Outvar = 0
  J = 128
  Do


    Sck = 0
    Sck = 1
    If Dout = 1 Then Outvar = Outvar Or J
    Shift J , Right , 1


  Loop Until J = 0


  Return


End Sub


Sub Adc_data




   Adc_spi
   Outvar1 = Outvar
   Adc_spi
   Outvar2 = Outvar
   Adc_spi
   Outvar3 = Outvar
   Adc_spi
   Outvar4 = Outvar


   Adc_val = Outvar1 * 65536
   Adc_val2 = Outvar2 * 256
   Adc_val = Adc_val + Adc_val2
    Adc_val = Adc_val + Outvar3
    Adc_val = Adc_val - 16769021




   Return


End Sub

[/VB]

اینم برنامه بسکام