Comments
неплохо, но ожидал все же чтонить о случайных процессах и шумах тут прочитать. Искренне радуюсь таким статьям после пары десятков проектов на ардуино.
Спасибо за хорошую мысль, раскрою этот вопрос в следующих частях.
В 4.1.2 стоит иметь в виду, что разрядность АЦП обычно больше его действительной разрешающей способности. Надо смотреть на SNR (соотношение «сигнал/шум»).
И в целом про АЦП как-то очень сумбурно и местами запутанно написано. Если есть время и желание, я бы порекомендовал доработать этот кусок.

P.S. Спасибо за статью, очень интересно.Viva хабу " Схемотехника"!
Спасибо, статья интересная, но картинка в заставке совсем не в тему. Если вы надеялись таким экстровагантным способом привлечь внимание, то зря.
Полезный текст.
Небольшое замечание по пункту 2.2 — впервые вижу, чтобы статическую характеристику назвали «передаточной функций» и сразу же здесь начинали рассказывать про динамические характеристики, не используя термин «передаточная функция».
На мой взгляд, в статье неправильно определены понятия «активные датчики» и «пассивные». Не могли бы вы назвать источник такой классификации? Нас учили, что пассивные — это те, которые надо возбуждать (резистивные и т.п.), а активные — те, которые сами генерят сигнал. Согласна со мной и Википедия, приводящая классификацию на Активные (генераторные) и Пассивные (параметрические).
Статья, безусловно, полезна, но кажется слегка сумбурной — хотя написано о многом, имеются шероховатости и недоговорки. Как пример, в разделе «точность» и «нелинейность» просто необходимо было хотя бы упомянуть составляющие погрешности — аддитивную, мультипликативную и линейности. Все три составляющих, как правило, приводятся в даташитах (offset error, gain error, integral nonlinearity, differential nonlinearity). И если первые две можно компенсировать при калибровке (ведь у нас есть микроконтроллер!), то нелинейность зачастую остается в полном объеме.
Вообще это сложный вопрос, так как источники разнятся и встречаются оба варианта, да и меня учили как раз наоборот. Поэтому я указал вариант, указанный в справочнике Фрайдена «Современные датчики».
Стоило отразить существование разных вариантов классификации, чтобы кто-нибудь не закопался в даташитах.

Использую АЦП ADS1115 16-bit для измерения сопротивления раствора в своей лаборатории. Сейчас обычный делитель напряжения. АЦП умеет измерять дифференциально между двух выходов. Имеет ли для меня смысл использовать описанный мост? Будет ли он для меня точнее или даст более широкий размах по напряжению абсолютный?
Мост можно рассмотреть как два резистивных делителя, включенных параллельно. Один из них задает «опорное напряжение» для второго. И таким образом, при использовании моста вы будете своим дифференциальным АЦП измерять напряжение на делителе не относительно нуля, а относительно некой опоры. Это хорошо скажется на чувствительности — вы сможете задать АЦП больший коэффициент предусиления и добиться того, что рабочий диапазон АЦП будет соответствовать узкому диапазону сопротивлений.
Примеры. Резистор R2 символизирует ваш раствор с дефлотным сопротивлением 20 кОм (взято с потолка)
Показана реакция схемы с делителем и мостовой схемы на изменение R2 на 2 кОм. Черным цветом показаны потенциалы узлов.
image

Т.е. если вы настроите PGA на коэффициент 16, то на ядро АЦП будет приходить при сопротивлении раствора 22 кОм 1,9 В, а при 18 кОм — минус 2,1 В. Будет нелинейно, но формулы известны, скомпенсировать легко.
Вообще говоря, для задач измерения сопротивления все чаще используются специализированные АЦП. Первый попавшийся пример — AD7713
Подключение

Симуляцию делал в Micro-CAP. Не скажу, что он очень удобный, но ничего другого под рукой не было)
Фактически, опорный делитель смещает по Y расположение гиперболы на графике Y=f(X) нашего делителя, так что диапазон выходных значений остается тот же самый.
Однако, можно сделать так, что при каком-то определенном входном значении мост выравнивается и на выходе получается нуль.
При других значениях может быть как положительное напряжение, так и отрицательное. т.е. точно определив нулевую точку, нам потом не придется вычитать из беззнакового значения в регистре какую-то константу, которую нужно еще определить при калибровке (чем я занимаюсь в измерителе переменного тока — датчик тока выдает 0-3.3В при +-50А на входе).
В одной из разработок я применял датчик давления, уже выпущенный в виде измерительного моста, который был откалиброван выдавать нуль при нулевой разнице давления между входом и выходом, что оказалось очень удобным.

UPD: Как верно замечают выше, можно увеличить чувствительность АЦП.
Мой АЦП даёт усиление до x16, но с диапазоном ±0.256V будет тихий ужас ловить помехи) надо оценить приемлемую точность. Собственно, на моём графике помехи вполне ощутимы. Хотя это на соплях собранный прототип.
Если хочется улучшить результаты, можно сделать что-то наподобие описанного у Henry He в «Minimizing Errors in Multiplexed 3-Wire RTD Data-Acquisition Systems».
Для терморезисторов работает отлично.
Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.