Токовая АЦП и beagle bone black

metelev_sv · 18.10.2013, 12:18

Вот есть у всяких производителей куча всяких интересных микросхем. Вот, например у TI есть несколько микросхем, которые умеют измерять ток, медленно но точно. Хочется научиться их использовать. Для этого нужно какой-нибудь интерфейс приспособить.

Почему beagle bone black? Потому что он мне самый понятный

И я смотрел какие-то его примеры, которые вплоть до того, что написаны на python. Который я знаю.

На текущий момент мне хочется купить этот beagle bone, купить какую-нибудь из микросхем, попробовать найти переходник с QFN48 на DIP (вроде бы бывают такие) и попробовать собрать на панельке токоизмерительное устройство. Паять я кое-как умею, но не занимаюсь этим ежедневно, не хочется углубляться в разводку платы и т.д.

Наверное где-нибудь посреди меня ждут трудности. Пока не представляю себе, например, как к ней подцеплять сигнал таймера, как сливать из неё данные, где брать Vref.

Хочется услышать критику и комментарии. Может быть совсем ничего не получится, потому что я не учитываю что-то важное. Может быть что-то другое удобнее использовать как интерфейс к АЦП. Может кто-то что-то подобное делал и делился опытом в интернете.

jump · 19.10.2013, 14:48

metelev_sv,
а чем, собственно, отличается ddc114 от обычного д-с ацп? с разрядностью, например, 24бит? с PGA до 128? со встроенным ИОН? или с возможностью подключения внешнего или использования источника питания в качестве ион? и где там датчик тока?

metelev_sv · 19.10.2013, 21:12

Сообщение от jump

metelev_sv, а чем, собственно, отличается ddc114 от обычного д-с ацп? с разрядностью, например, 24бит?

Д-С это что? Директ каррент? А, понял, дельта-сигма наверное

Я правда, не так много чего про них знаю. Только вот мануалы именно этих усиленно читал.

Она и есть дельта-сигма внутри и меряет напряжение на конденсаторе. Там внутри конденсатор, который заряжается. Или разряжается, не помню сейчас, есть ли у них полярность. И потом на вход подключается следующий конденсатор, а на этом замеряется напряжение и потом он подготавливается к следующему измерению. Потом заряд/время = ток. Токи маленькие, они все мерят токи сильно меньше миллиампера, я считал, самое большее единицы микроампер. А подавать можно максимум 0.7 миллиампера, а то сгорит.

Ну вот. Интересны они тем, что мерят ток что-то в районе пикоампер. Листочка нет, на котором я для себя параметры выписывал, точные цифры не помню. И ещё, примерно 3000 раз в секунду. То есть, достаточно часто для таких токов.

Самая быстрая делает измерения на частоте 100 килогерц. Но у неё корпус BGA. И у неё у единственной SAR, а не дельта-сигма. И 16 бит, а не 20, как у остальных. Правда, это ухудшает точность всего в 4 раза, зато и диапазон ещё тоже в 4 раза меньше делает. Но мне диапазон не очень интересен пока что, мне просто хочется освоить измерения с ними.

У них ещё есть 32-битная АЦП для измерения напряжений

Тоже хочу купить и научиться получать с неё данные.

Сообщение от jump

с PGA до 128? со встроенным ИОН?

ИОН это наверное источник опорного напряжения. PGA наверное pin grid array. Он мне не годится. Потому что как же я его в панельку воткну?

На самом деле не в корпусе дело. Далее объясню, почему.

Сообщение от jump

или с возможностью подключения внешнего или использования источника питания в качестве ион? и где там датчик тока?

Так и здесь есть нога для опорного напряжения. Только что я с ней делать буду, пока что не знаю

Может ещё мануал недостаточно внимательно читал.

Датчик тока всё-таки хорошая вещщщь. Там указан диапазон измерений в единицах заряда, если я правильно понимаю. Минимальный 12 pC, то есть пикокулон. Если течёт максимальный для этого диапазона ток и конденсатор заряжается полностью, то за секунду это будет 3000*12 pC/1 секунду, то есть 36 наноампер. Теперь поделите на 20 разрядов, то есть примерно на миллион в десятичном виде, и получите, какой ток соответствует одному разряду. 36 фемтоампер. Там сказано, что шум составляет 6 LSB. Если я правильно понимаю, это значит что на данном диапазоне шум составляет 36*6= примерно 0.2 пикоампера. Очень неплохо по-моему.

Зачем это нужно? Ну во-первых у меня есть фотодиод, например от него измерять ток. У меня есть ФЭУ со сцинтиллятором. Можно просто ему на хвост попробовать посадить токовые измерения, без всяких усилителей-предусилителей и т.п. Ещё есть идеи.

В общем, мне это интересно, и наверное этим всё сказано. Только вот опыта мало работы с подобной техникой.

akegor · 19.10.2013, 21:48

Сообщение от metelev_sv

У меня есть ФЭУ со сцинтиллятором.

У ФЭУ длительность импульса - пара микросекунд (время свечения кристалла от одного гамма-кванта).

metelev_sv · 19.10.2013, 22:28

Сообщение от akegor

У ФЭУ длительность импульса - пара микросекунд (время свечения кристалла от одного гамма-кванта).

На самом деле ещё меньше. Мне запомнилось что-то вроде 250 наносекунд для моего NaI сцинтиллятора. И ФЭУ на сколько я помню достаточно быстро срабатывает. Это потом уже предусилитель размазывает на 1.5 микросекунды. (Кстати, читал что сейчас есть сцинтилляторы, которые в 10 раз быстрее работают и со светосилой в 1.5 раза больше LaBr3что-то-там-ещё)

И всё это не важно, потому что я же собираюсь измерять ток, не напряжение. Мне не нужно будет ловить точный момент. От ФЭУ заряд должно быть прилетит такой, что даже при размазке на диапазон в 1000 раз больший, чем собственная длительность, будет что-то заметно на фоне темнового тока (я надеюсь). Да, такой счётчик будет нормально переваривать 10 событий в секунду, если поштучно. Но когда событий много, точный счёт уже не важен, можно просто учитывать полный ток. А когда событий мало интересен становится штучный счёт. Большая разница, прилетел ли один квант за 10 секунд или за 100.

Это во-первых. Во-вторых, я ж там в серединке написал, что есть у них одно АЦП, которое работает на частоте 100 килогерц и характеристики не намного хуже. А это уже 10 микросекунд, что гораздо лучше.

akegor · 19.10.2013, 22:36

Сообщение от metelev_sv

будет что-то заметно на фоне темнового тока (я надеюсь).

Ну если точность неинтересна... Думал, Вас интересует не примерная картина, а спектрометрия.

jump · 19.10.2013, 23:03

metelev_sv,
PGA до 128 - усилитель с программируемым усилением Ку=1-2-4-...-128

Цитата:

дельта-сигма внутри и меряет напряжение на конденсаторе... мерят ток что-то в районе пикоампер... есть фотодиод, например от него измерять ток

обычный фотодиод в этом диапазоне только шум выдаст. я специально вас спровоцировал, чтоб проверить знание предмета

в свое время делал электрометрический усилитель, так там токи поболее, но материалы... с такими токами

Цитата:

36 фемтоампер, шум составляет 6 LSB. на данном диапазоне шум составляет 36*6= примерно 0.2 пикоампера

любой чих на другом конце платы, даже прикосновение к корпусу может вызвать изменение данных - пробовали с AD7730/AD7731 и при прикосновении к плате "0" уходил

metelev_sv · 19.10.2013, 23:03

Сообщение от akegor

Ну если точность неинтересна... Думал, Вас интересует не примерная картина, а спектрометрия.

Спектрометрия меня тоже интересует, если получится. Просто именно для ФЭУ не считал, не смотрел, какие у моего параметры. Нужен темновой ток и нужно знать, сколько в ФЭУ получается электронов от одного прилетевшего фотона. И то и другое наверное как-то зависит от высокого напряжения. Наверное можно будет подобрать режим, чтобы добиться максимального выхода полезного сигнала. Если получится хорошее разрешение будет совсем здорово.

На самом деле это дело далёкого будущего

Разговор не туда куда-то ушёл.

Мне бы собрать схему для начала и освоить её управление.

metelev_sv · 19.10.2013, 23:14

Сообщение от jump

metelev_sv,
PGA до 128 - усилитель с программируемым усилением Ку=1-2-4-...-128

О, спасибо. Ведь я эту аббревиатуру уже видел где-то, и вот, забыл.

Сообщение от jump

обычный фотодиод в этом диапазоне только шум выдаст.

У меня не обычный. У меня один из этих вот есть:
http://www.technoexan.ru/products/diodes/cat7.php
Как раз они пишут про электрометрические усилители на страничке

Сообщение от jump

в свое время делал электрометрический усилитель, так там токи поболее, но материалы... с такими токами

любой чих на другом конце платы, даже прикосновение к корпусу может вызвать изменение данных - пробовали с ад7730/31 и при прикосновении к плате "0" уходил

Подозреваю, что так оно и есть. Но всё равно хочется попробовать. Всё так доступно выглядит. Микросхему только купить, к ножкам подключиться и можно измерения проводить.

jump · 19.10.2013, 23:42

Сообщение от metelev_sv

к ножкам подключиться и можно измерения проводить

вы чего-то путаете - я входную часть делал на стеклянных бусинах с трубочками от в/в конденсаторов, исплоьзовал навесной монтаж, до 100ГОм резисторы, герконовые реле и фторопластовые изоляторы для коммутатора, усилитель на УД24 и уж потом обычные каскады на малодрейфовых ОУ. все это было упрятано в металлическом подвале шасси