Коммутатор для АЦП

Обсуждаем цифровые устройства...
Ответить
ant686q
Родился
Сообщения: 14
Зарегистрирован: Чт сен 01, 2011 17:05:03

Коммутатор для АЦП

Сообщение ant686q »

Коротко опишу суть. По воле случая и как Я полагаю мысли все же материальны, удалось мне устроится в НИИ поработать. Сам Я как бы программист, немного разбираюсь в микроконтроллерах, и до работы в НИИ делал разные проекты по заказу и жил себе счастливо, кодил прошивки под AWR и писал простенькие программы на С++. Признаюсь честно, в схемотехнике Я не очень.... Так вот, как только устроился в институт, как тут возьми и уйди на покой их главный техник - наладчик - монтажник итд... Он много что чинил, паял настраивал итд... И вот все его обязанности вдруг возьми и свали на Меня! Я боссу говорю мол Я не але в этих делах.... А Он такой - УЧИСЬ!! И вот, надеясь, на помощь компетентного сообщества, Я первым делом полез СЮДА! И так, что Мы имеем... В одной из 20 биохимических лабораторий НИИ встала задача получения данных с древнейшего, но очень надежного и дорогущего оборудования, которое выдает данные в виде аналогово сигнала с амплитудой от -10в до +10в, для этих целей был куплен АЦП и написана программа, для отображения этого самого сигнала в виде графика, на ПК. Все это дело отлично работает НО, вдруг приборов стало больше чем аналоговых входов на АЦП, а их там 16 (входов)... и тут возникла проблема. Нужно построить коммутатор, к которому можно было подключить (к примеру) 30 приборов и с помощью мультиплексирования и небольшой корректировки ПО о считывать показания сразу с 30 приборов имея всего 16 входов на АЦП. Да и собрать наконец нормальный коммутатор вместо вот этого -Изображение И вот, в голову пришла примерно такая схема : Изображение Пояснение : внизу в пунктирном прямоугольнике находятся две "клеммы" по 3 контакта каждая, 2 из которых подключаются к приборам, а 3я идет на землю (так как каждый кабель, идущий от приборов, экранирован) для подключения экрана. К правой клемме подключаются 2 плюсовых провода и их экраны от 2ух приборов, к левой 2 минусовых соответственно. Все это дело идет к транзисторам, которые в купе образуют что то типа Н моста (наверное :facepalm: ) эти самые транзисторы управляются логическим уровнем (+5v) микроконтроллера, и так, подав логическую 1 на базы транзисторов, Мы получаем показания с одного прибора, подав 0 Мы получаем показания с другого и таким образом с помощью заданых в мк временных интервалов переключения и тех же интервалов в ПО для ПК можно размножить входы... Я думаю, компетентные люди поймут суть Моей схемы и догадаются что таким образом Мы превратим 1 вход в 2... Так как задача звучит таким образом : "Удвоить количество входов" , а их 16 (каждый - это 1+ и 1- (минусы разных приборов соединять нельзя)) , а на каждое "удвоение" нужно потратить по 4 транзистора... получаем 64 транзистора, при цене каждого хотя б 10р, получается 640р, а это без МК и обвязки.... дороговато и Я думаю не целесообразно... Вопрос 1 : каким образом (возможно ИС) можно переключать каналы логическим уровнем? С условием того, что каждый канал нужно переключать не трогая другие, если по Моей схеме, то Я планировал переключать все это дело с помощью сдвигового регистра 74HC595 в режиме параллельного вывода информации. Вопрос 2: на Моей схеме к управляющей линии (обозначенной зеленым цветом на схеме) подключено 2 светодиода, их назначение - показать какой из выводов задействован. Правильно ли Я полагаю, что при подачи 0 загорится левый, при 1 правый соответственно? У Меня есть полная Моя схема всего этого замеса, сегодня выложу.. А так, прошу Вас не оставить без внимания проблематику научного сообщества России!!!!

Если нужно модель АЦП и прочие данные, то выложу сегодня после 22.00 по Московскому времени, знаю точно, что вход АЦП по сопротивлению огромен.
woosterstring
Нашел транзистор. Понюхал.
Сообщения: 192
Зарегистрирован: Чт сен 16, 2010 19:47:01
Откуда: Украина

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение woosterstring »

Не хочу Вас пугать, но схема Ваша работать не будет.
Весьма странно Вы собираетесь перед АЦП сигналом управлять.
На штырьковом коммутаторе небось не одна диссертация была написана. И не от лени естествоиспытателей, которые им пользовались, АЦП не переделывался. Но сейчас не 90-е, если делать науку, то делать серьёзно. Даже если чудом схему на транзисторах доработаете, от Вашего сигнала ничего не останется. Почему? Обратитесь к учебникам по аналоговой схемотехнике, загляните в общую теорию АЦП, хотя бы поинтересуйтесь, как это делается вообще http://ru.wikipedia.org/wiki/Аналого-ци ... разователь. Сигналы небось придётся переключать как однополярные, так и двухполярные.

Так что смело говорите начальству, что за 600 рублей проблему влоб не решить. Если хочется всё и сразу - пусть посмотрят вот тут http://lcard.ru/, есть много интересного, и внешние модули, и PCI, и целые крейтовые LTR системы, причём на любой карман. Под большинство модулей библиотеки есть с руководствами, так что переделать имеющуюся программу не сложно будет. У них же и универсальная программа для обработки имеется с кучей приятных мелочей, типа фильтров, сведения сигналов и т.д. Есть и другие производители.

Почему советую взять другой АЦП – это сэкономит время и даст гарантированную точность при проведении экспериментов. И по теме. Более чем уверен, что в текущем 16-канальном АЦП использован какой-либо аналоговый мультиплексор/коммутатор, и видимо прецизионный. Кто Вам запрещает использовать аналогичные http://www.ti.com/ww/ru/prod_switchers.html или http://www.analog.com/en/switchesmultip ... index.html, или http://www.maximintegrated.com/products/switches/, или http://www.intersil.com/en/parametricse ... gistration, или других производителей, если всё же «прижмёт» переделывать. Судя по описанию, используются дифференциальные входа. В любом случае, нужно определить какая текущая разрядность АЦП, какая минимальная величина полезных сигналов, какие погрешности и шумы допустимы и т.д. Если и дальше нужно наращивать кол-во каналов, то мультиплексоры/коммутаторы будете включать каскадом.

Вот ещё подумалось. Если АЦП позволяет из 16 дифференциальных каналов сделать 32 с входа общей землёй, то можно попробовать превратить все дифференциальные сигналы в однофазные относительно общей земли АЦП. Но это зависит от того, как вообще устроена измерительная система, может и нельзя.

И не робейте, если на форуме начнут ругать. Любые вопросы разрешены.
ant686q
Родился
Сообщения: 14
Зарегистрирован: Чт сен 01, 2011 17:05:03

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение ant686q »

woosterstring , Благодарю за ответ! Я понимаю что при использовании транзисторов, либо мультиплексоров, имеющих сопротивление канала, хоть даже и не большое, будет падение напряжения и это отобразиться на графике. Но это не столь важно если упадет один, два.. даже три вольта.... суть измерений не в точном показании вольтажа на приборе, суть в временных пиках на графике, то есть не на сколько уползло вверх, а когда оно это сделало (показатель на графике). На самом деле АЦП новый, и да, обязательное условие работа в двух полярном режиме, и программа обрабатывающая показания с АЦП имеет кучу настроек по чувствительности, дискретности, и прочих. Там же можно ввести и падение напряжения на определенном канале.
После вчерашнего интернет серфинга навеело мысль о использовании микросхемы мультиплексора, http://lib.chipdip.ru/143/DOC000143938.pdf - вот такой подойдет?
Вот внешний блок АЦП (ему от силы пару лет) -- http://www.advantech.com/products/PCLD- ... 788BD.aspx там же и датащит к нему.
И еще добавлю о средствах... Почему такая экономия? Ну... наука в нашей стране стоит далеко не на первых местах, так же как и ее финансирование... По этому, все за свой счет...
P.S. После слов "Ваша схема работать не будет" страшно даже всю ее выкидывать на форум...
P.P.S Помогите хоть выбрать микросхему мультиплексора, чтоб пропускала +-10v и управлялась логическим уровнем в 5v. Спасибо.
P.P.P.S. Сигналы нужно переключать только двухполярные.
woosterstring
Нашел транзистор. Понюхал.
Сообщения: 192
Зарегистрирован: Чт сен 16, 2010 19:47:01
Откуда: Украина

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение woosterstring »

По ссылке выше находится вовсе не внешний АЦП, а просто монтажная плата для удобного подключения. На таких, как правило, ничего нет кроме клемм. Но могут предусматриваться места под усилители и фильтры для предварительной обработки.

А сам АЦП видимо PCI, выясните тип, чтобы детально изучить manual – это важный момент. Поясню. Например, я открыл вот такой http://www.advantech.com/products/PCI-1 ... C668E.aspx с документацией User's Manual for PCI-1710 series. Из описания видно, что это 8/16 канальный АЦП. Если у Вас аналогичный, то все каналы (их 16 штук) работают в недифференциальном режиме с общей землёй AGND. В свою очередь это означает, что у Вас имеется какая-то схема предварительной обработки сигналов, возможно на той же плате PCLD-8710 или на каждом отдельном датчике, если работаете с термопарами или полупроводниковыми датчиками температуры. Всё это угадываю конечно (если датчики подключаются тремя проводами и не имеют своего питания, а внешний экран - земля платы). Но разобраться, как устроена измерительная схема сейчас очень важно, быть может коммутатор, причём недифференциальный, можно поставить уже после усилителей, если таковые имеются (нарастив количество последних).

Просто в исходных данных есть некоторые противоречия, как-то: 1) из описания +-10В с датчиков (не знаю их природы) почему-то подаются по дифференциальной линии на АЦП, а 2) судя из описания АЦП (какой?) работает в недифференциальном режиме, значит 3) где-то есть усилители, и 4) где-то есть общая точка соединения датчиков, что 5) в конечном итоге противоречит Вашему утверждению «минусы разных приборов соединять нельзя» - быть может, коммутатор логично ставить после терминальной платы PCLD-8710, между нею и АЦП, там где все сигналы сведены относительно AGND, а саму плату продублировать/повторить на макетке (угадываю варианты). На ней, опять же, наверное ничего нет. Это всё вызывает некоторое замешательство, поймите. Нужно набросать структурную схему (включая что и откуда запитано, опять догадки), задача станет яснее всё-таки. Иначе не грамотное решение задачи получится, а грабли. Ведь так разбрасываться вольтами – 1В туда, 3В сюда – неправильно (вдруг Ваш полезный скачёк - это 20мВ - он просто потеряется или от шумов, вызванных сквозными токами транзисторов или ещё чем-то, его будет не отличить).
ant686q
Родился
Сообщения: 14
Зарегистрирован: Чт сен 01, 2011 17:05:03

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение ant686q »

http://insat.ru/prices/info.php?pid=110 ... cAodlUoABw вот такой АЦП, соберу больше данных о приборах\напряжениях\токах и выложу завтра. Спасибо.
Аватара пользователя
Z_h_e
Собутыльник Кота
Сообщения: 2708
Зарегистрирован: Сб май 14, 2011 21:16:04
Откуда: г. Чайковский

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение Z_h_e »

Поищите электронные самописцы.
Изображение
Добро всегда побеждает зло. Поэтому кто победил - тот и добрый.
Аватара пользователя
da-nie
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1590
Зарегистрирован: Вс июн 24, 2012 16:07:00
Откуда: Лен.Обл.
Контактная информация:

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение da-nie »

А может, проще поставить вторую плату АЦП? :)

А ещё можно аналоговый мультиплексор использовать (http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/switch/switch_4.htm). Но вот переключать его с чего-то придётся точно.
И день и ночь в пути...
Мои программки: https://github.com/da-nie
Мои публикации: https://habr.com/ru/users/da-nie/posts/
Мои видео: https://www.youtube.com/channel/UCUroi3 ... 52g/videos
woosterstring
Нашел транзистор. Понюхал.
Сообщения: 192
Зарегистрирован: Чт сен 16, 2010 19:47:01
Откуда: Украина

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение woosterstring »

Z_h_e - прицельно бьёте с самописцами :-).
Da-nie, видимо не понимаете специфику - 400$ на такой же АЦП никто не даст. А вот рабочее время инженера в НИИ часто ничего не стоит зав. лабу :-(. А бывает начальство упрётся, и всё тут.
Вы правы, мне тоже жутко не нравится идея обвешать всё коммутаторами любой природы. Хотя логичнее, всё-же, взять АЦП на 32 канала (~10-20 т.р.). А лучше на 64 http://www.insat.ru/prices/info.php?pid=6252, http://ipc2u.ru/catalog/I/IP/20172.html. Но и тут могут быть камни преткновения: штатный программист может отказаться переписывать текущее ПО под другой прибор.

Как вариант, можно вообще перевернуть систему с ног на голову: отказаться от централизованного АЦП, перейти на полностью самостоятельные датчики на МК с АЦП на борту, цифровым выходом (RS485, CAN) - если точность измерения высокая не нужна. Такая доработка датчиков получится не дорогой, а сама система - очень гибкой. Приблизительно так, как это делают разработчики ферментаторов, раз речь о билогии, на этом ресурсе http://keklab.ru/articles/4-2010-10-28- ... ormat.html.
Аватара пользователя
da-nie
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1590
Зарегистрирован: Вс июн 24, 2012 16:07:00
Откуда: Лен.Обл.
Контактная информация:

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение da-nie »

Da-nie, видимо не понимаете специфику - 400$ на такой же АЦП никто не даст. А вот рабочее время инженера в НИИ часто ничего не стоит зав. лабу


Э... Ну не знаю, я сам в НИИ работаю - 400$ для НИИ - вообще не деньги. :))) Мы покупали на каждый чих всё, что требовалось. Особенно на покупки резво соглашаются, когда план у производства горит (у нас в НИИ есть опытное производство). :) Тогда всё что хочешь купят.

Вы правы, мне тоже жутко не нравится идея обвешать всё коммутаторами любой природы.


Очень часто платы с АЦП имеют на борту тот же самый один АЦП и мультиплексор на N-каналов.

Такая доработка датчиков получится не дорогой, а сама система - очень гибкой.


Тут может потребоваться сдача конструкторской документации. А вот объём её в этом случае может оказаться неприятным.
И день и ночь в пути...
Мои программки: https://github.com/da-nie
Мои публикации: https://habr.com/ru/users/da-nie/posts/
Мои видео: https://www.youtube.com/channel/UCUroi3 ... 52g/videos
woosterstring
Нашел транзистор. Понюхал.
Сообщения: 192
Зарегистрирован: Чт сен 16, 2010 19:47:01
Откуда: Украина

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение woosterstring »

Да мне тоже странно слышать, чтобы в НИИ для решения задачи не выделили такие крохи. Поддерживаю. Но НИИ разные бывают, не всем везёт "по первому чиху".
Покупка АЦП - это не покупка проката для опытного производства. Тонну стали начальство пощупать может, а вот плату особо не прочувствуешь :-). Как вариант.
Но вроде как в первом сообщении автор упомянул, что всего 640 р. дороговато, вот я и подумал, что работа эта не основная и её может не быть в плановом отделе.
А эта мысль наводит на следующую: кто-то может и диссертацию так пропихивать, малыми потерями так сказать.
А может, нужно раздуть отчёт о работе по "аппаратно-программному комплексу" :-), уходящий в какое-то министерство, да мало ли. В общем, повторюсь, всё странно.

О мультиплексоре на текущем АЦП я сразу и честно сообщил и привёл ссылки на производителей. Не внимательно читаете.
Но цеплять "поверх" установленного, организовывая ещё один канал управления по принципу "тут играем, тут не играем, а тут ..." как-то притянуто.
Но, не меняя прошивку, что поделаешь. Теперь хотя бы известен тип АЦП, глядишь и структурную схему всего, что меряется, увидим.

По конструкторской документации ничего не могу сказать. Вряд ли что-либо придётся писать, судя по постановке работы.
ТЗ на словах, раз лаб. биохимии, то электроника в НИОКР вообще вскользь упоминается, наверное.
ant686q
Родился
Сообщения: 14
Зарегистрирован: Чт сен 01, 2011 17:05:03

Re: Коммутатор для АЦП

Сообщение ant686q »

Спасибо за помощь господа, проблему будем решать с помощью ИС мультиплексоров, постройка коммутатора пока отложена. Тему можно закрывать.
Ответить

Вернуться в «Цифровая техника»