Разрядность АЦП и точность измерений

[Pavel V.]

Тем, кто очень хочет LCD, советую соседнюю ветку посетить: http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?t=5320

Там как раз то что надо.

Я себе для блока питания сделал измерялку на внешнем 16-битном АЦП. Излишество, конечно, зато меряет точно

[Мышонок]

Излишество, конечно, зато меряет точно

Ой ли? Советую заглянуть в тему, где я писал о "магии цифр": http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?t=191 . В других темах про это тоже часто говорится.

[Алексей П]

Уважаемый Мышонок, я лично сомневаюсь, что те кто рассматривают данные схемы ожидают получить результаты измерения значительно точнее китайских мультиметров
Просто это очень удобно

[Мышонок]

Алексей П, вы хоть сами поняли, то, что сейчас сказали?

Удобство в работе - это эргономика. Вы будете удивлены, но там оговариваются размеры, цвет знаков, число знаков на индикаторе, расположение индикаторных приборов и т.д. и т.п.

Зачем мне нужен LCD 2x16 с 8 цифрами в результате, с размером знаков 5 мм, когда мне для большинства измерений достаточно 2-3 знаков? А для удобства мне их желательно иметь светящимися и высотой 20-25 мм?

Про "китайские" схемы я рассказывал в нескольких темах - найдёте, если захотите. Схемы одни и те же, что у фирменных, что у китайских. Вот только детали разные. В фирменных стоят прецизионные дорогие, а в китайцах - обычные, дешёвые (на порядок дешевле). Схемы измерительных приборов достаточно сложны, в них учитываются различные влияния окружающей среды, помехи и т.д. Теперь я спрашиваю: может ли любитель (т.е. не профессионал в области измерений) сделать измерительный прибор с хорошей точностью? Если да, то существуют "Испытания на соответствие типу средств измерений". Каковы будут их результаты?

У меня всё.

[ARV]

Добавлю от себя про точность и т.п.
Представьте, что ваше зрение стало таким, что вы не напрягаясь видите предметы в несколько нанометров, как очень крутой микроскоп. Скажите, это будет хорошо? Вместо лица своей киски вы увидите копошащихся микробов и вирусов, их продукты жизнедеятельности и т.п. Скажите, такое зрение вам надо? Уверен, что нет. 1-2 ученым из миллиона - да, надо, но всем нам - нет.
Точно так же и с блоком питания. Скажите, для чего мерить выходное напряжение лабораторного блока питания с точностью 3 знака после запятой, т.е. 1 мВ??? Реально - какая от этого польза? Хотите быть круче всех? Наденьте золотую цепь в полкило - заметнее будет... Для того, чтобы прекрасно жить и заниматься любимым хобби, и более того - даже профессионально заниматься электроникой, практически никогда не требуется точность измерений выше 0,5% от полной шкалы прибора, а вообще и 1,5% - более чем достаточно. То есть реально даже 0,1В - и то не всегда требуется. Это суровая правда жизни. Вы не измеряете длину своего шага микрометром, вес вашего пирожка с точностью до микрограмма, и время атомное вам не требуется, чтобы жить и радоваться. И китайский мультиметр в 90% случаев покажет себя не хуже фирменного - вы просто не сумеете осознать значение разницы показаний. Так что не вижу смысла в 16-разрядном АЦП для измерения напряжения на выходе БП.

Несколько эмоционально, и, навреное, не совсем объективно, но по-моему, вполне верно...

[Мышонок]

Постараюсь выразить всё, что сказал ARV, более коротко (это старая шутка метрологов):

- Какова толщина лезвия? Т.е., как её измерить?
- Штангенциркулем или микрометром.

- А если под микроскопом?

Правильно, взглянув на лезвие под микроскопом, вы даже не поймете где и что надо измерять. Даже при слабом увеличении будут видны "шипы", зазубрины и т.п.

Т.е., прибор с бесконечно большой точностью измерений, в конечном счёте ничего не измеряет!

Есть принцип разумной достаточности, т.е. точности. В своё время у нас препод физики одному "вумнику" два балла закатал за то, что тот, решив задачу, выдал массу бревна с точностью до мг: "Мне же калькулятор 8 цифр даёт!".

[Алексей П]

То, что Pavel V сделал измерение на 16-ти битном АЦП, это он сделал только для себя, он об этом так и пишет. А по поводу эргономики, она рассчитана на среднестатистического человека и "вывихи" вправо или влево в расчет не берет. Простой пример: согласно эргономики у нас все делается для правшей, а левши приспосабливаются или делают для себя сами

[Мышонок]

Алексей П, было заявление о высокой точности, придётся повторить:

Я себе для блока питания сделал измерялку на внешнем 16-битном АЦП. Излишество, конечно, зато меряет точно

Всё остальное было сказано о том, что сам по себе 16-ти разрядный АЦП точность не создаёт. Он создаёт только мелкие деления шкалы, т.е. в нашем случае - число цифр на индикаторе. И поэтому Ваше заявление:

а левши приспосабливаются или делают для себя сами

лишено всякого смысла, и об этом я сказал:

существуют "Испытания на соответствие типу средств измерений". Каковы будут их результаты?

Вообще, независимо от того, желаете ли Вы или не желаете этого знать, существует: "Государственная Система обеспечения единства Измерений". Измерительным прибором может считаться лишь тот прибор, который прошёл все необходимые испытания и получил соответствующие свидетельства и сертификаты.

А испытания очень серьёзные. Так, что 16-ти разрядный АЦП - красивая игрушка и ничего более.

[ARV]

Но вот мне интересно - у Pavel V. его 16-битный АЦП реально что показывает? ведь неизбежны какие-то шумы, помехи и т.п., причем те, которые 10-битный просто не замечает, на этом будут давать заметные скачки показаний... А если он применил какую-то фильтрацию, чтобы сгладить эти колебания - спрашивается, для чего было так "точно" мерить? По-моему, чем точнее АЦП, тем больше проблем этой точностью воспользоваться - меры всякие приходится применять (многослойные платы, фильтры многочисленные, остановка ядра МК при измерениях и т.п.) Если Pavel V. сумел добиться фактического измерения в 16-бит - это большое достижение для любителя, имхо, и об этом можно было бы поподробнее рассказать.
Мне это интересно не в плане критики, а именно чтобы понять... В моей схеме показания постоянно прыгают в пределах заявленных 0,1 вольта (10 мА) - не встречал ни одного цифрового прибора, у которого показания стояли бы как вкопаные. Но я заявил точность плюс-минус 0,1 - и мое устройство так и "скачет" - а что получилось у Pavel V. ?

[Алексей П]

Про левшей, это относится к цвету, размеру и типу индикатора, а насчет 16-ти битного АЦП здесь я согласен, что это игрушка. Если понадобится более высокая точность я просто пойду в магазин и куплю необходимый прибор

[Мышонок]

Алексей П, значит это вы не писали:

Уважаемый Мышонок, я лично сомневаюсь, что те кто рассматривают данные схемы ожидают получить результаты измерения значительно точнее китайских мультиметров
Просто это очень удобно

Это было сказано именно о 16-ти разрядном АЦП. Про законы эргономики и точность говорил я и ARV, причём мы чётко разделяли точность измерений и удобство пользования прибором. Вы же свалили их в кучу.

Спокойной ночи!

[Алексей П]

Виноват, исправлюсь и постараюсь выражаться точнее

[Pavel V.]

Ох, раскритиковали тут меня

Ну что ж, начну по-порядку.

1. 16-битный АЦП я использовал скорее для самообразования, чем для получения реального результата. Их мне Максим как образцы прислал. Сам бы я в здравом уме такую штуку никогда не купил для лабораторного БП.

Вот скоро придут от TI процессоры MSP430, попробую изучить. Буду мигать светодиодами контроллером с 60 кб флеша

2. Конечно, 16 бит у меня вытянуть не получилось. Но и Вам, ARV, наверняка не удалось использовать все 10 бит меги. Я работал со встроенным АЦП атмеги, реально на нем получить только 8-9 бит, остальное шум. Однако, если я потеряю пару бит, АЦП станет 14 бит, а у Вас 8.

3. Шум у меня получился по каналу напряжения +-1 мв. Но я последний знак не показываю. Т.е. индикация у меня с точностью до 10 мв. Естественно, цифры не прыгают.

4. Я бы не сказал, что так сложно вытянуть точность из точных АЦП. Результаты, которые я привел в п.3 получены на макетной плате, никаких специальных мер не принималось.

АЦП - MX7705
Опорник - REF192
Тактировал АЦП от Atmega48 частотой 1 МГц (она может свою тактовую на ногу выводить).

Если что-то вызывает недоверие, могу выложить фото-видео работающего устройства

Удачи!

[Мышонок]

Ох, раскритиковали тут меня

Pavel V., не Вас! Вы же сами признались что это - "излишество", а не сообщив подробностей, сказали "точность высокая".

Поэтому мы и постарались объяснить некоторым товарищам, что разрядность АЦП точность особо не определяет. В первую очередь важно само построение схемы, использованные элементы, их точность и стабильность и т.д. и т.п. Высокая разрядность АЦП нам всего лищь даёт "мелкую сетку", т.е. высокую разрешающую способность, а отсюда и "магия цифр", т.е. никому не нужные дополнительные знаки в результате. Это я вкратце повторил весь спор. Добавлю только, что у самого АЦП есть ещё такие параметры, как точность преобразования, время преобразования и др.

[ARV]

2. Конечно, 16 бит у меня вытянуть не получилось. Но и Вам, ARV, наверняка не удалось использовать все 10 бит меги. Я работал со встроенным АЦП атмеги, реально на нем получить только 8-9 бит, остальное шум. Однако, если я потеряю пару бит, АЦП станет 14 бит, а у Вас 8.

Нет, у меня работают все 10 бит - младший прыгает, как ему и положено, ничего я не отбрасываю, потому на индикаторе показания и скачут. Я считаю эти скачки нормальным делом, т.к. в заявленную погрешность все прекрасно укладывается.

Я не критиковал, а сомневался в целесообразности вашего подхода. Но раз у вас устройство - просто для целей самообразования, это совсем иное дело - я вон Пентиумом 4 светодиоды включаю для собственного удовольствия - и ничего, никто не критикует .

[Pavel V.]

мышонок
Абсолютно согласен с Вами. Точность остальных компонентов схемы играет большую роль. Я сам не пробовал, но, думаю, если к атмеге подключить тот же REF192, результат преобразования будет лучше.

ARV

Нет, у меня работают все 10 бит - младший прыгает, как ему и положено, ничего я не отбрасываю, потому на индикаторе показания и скачут. Я считаю эти скачки нормальным делом, т.к. в заявленную погрешность все прекрасно укладывается.

Я это и имел в виду. Что младший разряд полезной информации не несет и эффективная разрядность АЦП на деле 9 бит.

Рад, что наконец все друг друга поняли

[Мышонок]

REF192 тоже ведь разные, зелёные и красные!

REF192E, REF192F, REF192G имеют различный ТКН, точность по напряжению и т.д. А если взять всю серию REF19x, то там и другие параметры различаются.

Кстати, не только элементы схемы, но и сама измерительная схема (в частности схема прибора) определяет точность измерений, я об этом тоже говорил.

[Pavel V.]

REF192 тоже ведь разные, зелёные и красные!

Но в любом случае они лучше, чем внутренний опорник меги.

[ARV]

Я это и имел в виду. Что младший разряд полезной информации не несет и эффективная разрядность АЦП на деле 9 бит.

Младший бит несет полезную информацию, иначе о нем и не вели бы речь Просто эту информацию использовать муторно - надо статистическую обработку проводить и т.п. Или уменьшать шумы топологией платы, режимом работы МК и прочими мерами. Проще плюнуть на это (для конкретно нашего случая)...
На счет младшего бита - если мы его отбросим, полученный результат из 9 бит все равно ведь будет скакать, не так ли? По определению самого принципа работы АЦП: младший разряд всегда может врать... - тогда отбросим и 9-й, как не несущий полезной информации? эдак мы докатимся до невозможности получения и одноразрядного АЦП

Пара примеров этого силлогизма.
1. Дано N предметов разного размера, требуется разбить их на 2 группы: большие и маленькие. Ответ - это невозможно. Почему? Предположим, мы их разделили на группы, как требуется. Расположим их в каждой грумме по размеру - от большего к меньшему. Теперь вопрос: самый большой в грумме "маленьких" предметов - может, он должен быть в группе "больших"? А самый маленький в группе больших - может, он должен быть в группе "маленьких"?... И так до бесконечности.
2. Правило программистов №1: в каждой программе есть хотя бы одна ошибка. Правило программистов №2: в каждой программе есть хотя бы одна лишняя команда. Вывод: в правильной программе нет ни одной команды...

Рад, что наконец все друг друга поняли

Ликую вместе с вами!

[tych]

2. Правило программистов №1: в каждой программе есть хотя бы одна ошибка. Правило программистов №2: в каждой программе есть хотя бы одна лишняя команда.

Вывод: в правильной программе нет ни одной команды...

Что-то вывод не стыкуется с постулатами.