Welke microcontroller voor ADC project

lees iig http://www.voti.nl/swp

Ik denk dat de keuze van de micrcontroller onbelangrijk is, tenzij je er meer dan een paar honderd gaat maken. Binnen de PICs zou een 16F676 voldoen, mits je bereid bent zelf de asynchrone uitgang te programmeren (of een library daarvoor gebruikt).

Belangrijker is welke naukeurigheid je wilt hebben, dus hoeveel bits A/D je dus nodig hebt en hoe naukeurig je referentie spanningsbron dus moet zijn.

Waarom zou je trouwens het aantal ingangen willen kunnen beperken, de ontvanger kan toch gewoon een veld negeren?

Met het zelf programmeren van een asynchrone uitgang heb ik geen ervaring, enkel bijvoorbeeld zoals die op de 80C320 zit het instellen en verzenden van een al aanwezige uitgang. Aangezien dat de kosten van het apparaat niet zo belangrijk zijn zou het mooiste zijn als er een RS232 uitgang opzat, alleen welke dan te nemen die goed verkrijgbaar is, ik zie door de bomen het bos niet meer... Niet dat ik het zelf niet op kan zoeken maar het is gewoon omdat ik geen praktische ervaring ermee heb.

De nauwkeurigheid is niet zo heel erg kritisch een resolutie van minimaal 8 bits zou voldoende moeten zijn.

Verder dient het aantal ingangen ingesteld te kunnen worden omdat deze string ook aan een aantal apparaten aangeboden gaat worden die niet instelbaar zijn, echter lege datavelden negeren zij.

Voor een idee van de string:
$TALKERID,waarde1,waarde2,waarde3,waarde4*CRC<LF><CR>

Het belangrijkste is eigenlijk de twee uitgangen die absoluut niet mogen afwijken van 4800bd, 8 databits, 1 stopbit en geen parity.

Verder heb ik nog niet echt een heel goed idee hoe ik de 4mA-20mA het beste en stabielste naar binnen kan halen, het is de bedoeling dat dit systeem tientalle jaren probleemloos kan functioneren. Aangezien deze stroom naar een spanning moet worden omgezet zijn hier ook nog diverse manieren voor. De verandering aan de ingangen zijn laagfrequent, dwz van maximum naar minimum zal op zijn snelst een seconde zijn.

Ik heb zelf al naar deze eisen gekeken en vond de PIC16F88 wel een geschikte kandidaat, echter is het hiermee niet mogelijk om met een baudrate van 4800 te werken...

. alleen welke dan te nemen die goed verkrijgbaar is, ik zie door de bomen het bos niet meer...

Als de kosten niet zo veel uitmaken maakt de keuze toch ook nietr zo veel uit? 18F452 is overkill maar wel lekker makkelijk.

> 4mA-20mA het beste en stabielste naar binnen kan halen,

Gewoon een serieweerstand

> PIC16F88 wel een geschikte kandidaat, echter is het hiermee niet mogelijk om met een baudrate van 4800 te werken...

waarom niet?

Ik zie dat de 18F452 ruim binnen het budget zal passen, dus deze zou geen probleem zijn om te gebruiken. Hij heeft ruim voldoende geheugen wat mogelijkheden schept voor extra functies.

Voor de analoge ingangen zie ik dat er 8 beschikbaar zijn waarvan er 2 vervallen voor -Vref en +Vref en dus houd ik er 4 over als analoge ingangen over, 2 digitale voor het aantal ingangen selectie, als ik mij niet vergis.

Als ik een serieweerstand van 220 Ohm aan de ingang geeft dit bij 4mA een spanning van 0,88V en bij 20mA een spanning van 4,4V. Hierdoor zou ik dus 2 referentiebronnen moeten hebben, ik neem aan dat ik hier het beste een tweetal referentiespannings IC's voor kan gebruiken...

Vanwege de USART is het natuurlijk mogelijk hier een MAX232 (oid) en een RS422 variant aan de TxD aan te sluiten. Het enigste wat mij opvalt is dat alle baudrates in de datasheet staan behalve 4800bd...

Als ik de datasheet echter goed lees (denk ik) is dit wel te berekenen en dus ook door de waarde "51" in SPBRG te plaatsen bij een clock van 16MHz, BRGH=0 en SYNC=0.

Voor de toepassing die ik voor ogen heb lijkt me C het makkelijkst omdat ik hier kwa programmeren voor een Windows/UNIX omgeving ervaring mee heb, assembly heb ik meer ervaring mee op microcontroller gebied, maar aangezien de winst in een sneller lopend en eventueel compacter programma niet belangrijk is lijkt me dit niet zinvol...
Welke C compiler/debugger is aan te raden voor de 18F452, bij voorkeur een freeware variant. Of heeft Jal een aantal grote voordelen (ik kan Pascal programmeren)... Bij voorkeur werk ik met een Windows compiler met een aantal tools om de werking van het programma te testen, zoals bijvoorbeeld die in ProView zit om de registers en poorten weer te geven.

> Voor de analoge ingangen zie ik dat er 8 beschikbaar zijn waarvan er 2 vervallen voor -Vref en +Vref en dus houd ik er 6 over als ik mij niet vergis.

correct

> Als ik een serieweerstand van 220 Ohm aan de ingang geeft dit bij 4mA een spanning van 0,88V en bij 20mA een spanning van 4,4V. Hierdoor zou ik dus 2 referentiebronnen moeten hebben, ik neem aan dat ik hier het beste een tweetal referentiespannings IC's voor kan gebruiken...

Waarom twee? -Vref is de '0' waarde, die sluit je aan op de 'onderkant' van je serieweerstanden. Dat is eigenlijk ook de massa, maar zo vermijd je problemen met massastromen. Voor de +Vref moet je een spanningsreferentie gebruiken.

> Als ik de datasheet echter goed lees (denk ik) is dit wel te berekenen en dus ook door de waarde "51" in SPBRG te plaatsen bij een clock van 16MHz, BRGH=0 en SYNC=0.

Klopt denk ik, maar als je kan kiezen zou ik 10MHz nemen, meer standaard en dan kan je nog kiezen voor 40 MHz door de klokverviervoudiger te gebruiken.

> Welke C compiler/debugger is aan te raden voor de 18F452, bij voorkeur een freeware variant. Of heeft Jal een aantal grote voordelen (ik kan Pascal programmeren)...

Sommige keuzes moet je zelf maken

De C18 van microchip is duur maar de demo (tijdslot) is gratis. De bijgeleverde libraries zijn uitgebreid maar soms gewoon fout. Jal is ook gratis maar heeft geen multi-byte integers of floating-point, wat hier wel eens makkelijk kan zijn.

Als je wil debuggen zou je een ICD2 kunnen aanschaffen, niet goedkoop maar wel luux. Voor een krapper budget simuleer je zoveel mogelijk in MPLAB en gebruik je mijn Wisp628 om te programmeren. In-chip debuggen moet dan met print statements via een LCD of via de seriele poort.

Blijkbaar hebben we een verschillende opvatting over die serieweerstand(en). Het is zo dat de 0-waarde overeenkomt met 4mA, in mijn (simpele) idee is dat de stroom uit de meetkring door een enkele weerstand van 220Ohm zal lopen waarbij de hete kant van deze weerstand aan een AD pen van de microcontroller komt te hangen. Het "nul"-niveau ligt dan op 0,88V, ik kan zo 1 2 3 niet een andere goede manier bedenken om 4mA overeen te laten komen met 0V op de ingang van de PIC.

De C18 software is 60 dagen fullfunctional dus daar ga ik eens mee aan de slag.

> Het "nul"-niveau ligt dan op 0,88V, ik kan zo 1 2 3 niet een andere goede manier bedenken om 4mA overeen te laten komen met 0V op de ingang van de PIC.

De nulwaarder van de A/D uitslag aftrekken? Daar heb je nou juist die microcontroller voor!

Op 2 februari 2004 12:11:28 schreef Wouter van Ooijen:
> Het "nul"-niveau ligt dan op 0,88V, ik kan zo 1 2 3 niet een andere goede manier bedenken om 4mA overeen te laten komen met 0V op de ingang van de PIC.

De nulwaarder van de A/D uitslag aftrekken? Daar heb je nou juist die microcontroller voor!

Ja ok dat was ook mijn eerste optie, dat wel maar het geheel is voor stuksproductie. Het mag niet zo zijn dat telkens de software moet worden aangepast voor elke toepassing. Het mooiste zou zijn dat het gehele 4-20mA bereik precies overeenkomt met 0V-VCC maar dit lijkt mij zowiezo niet echt haalbaar, dus zou de ondergrens van 0,88V het beste als -Vref kunnen worden gebruikt imho...

Is dit een elektronica forum waar men vergeten is dat met behulp van een verschil versterker een spanning via de min ingang de uitgangsspanning kan verlagen.
Op de + ingang kom je binnen met je halve signaal laat een oppamp 2* versterken en sluit een pos.signaal op de - ingang erbij en de uitgangsspanning is precies wat je wilt vanaf 0V tot max.

> Ja ok dat was ook mijn eerste optie, dat wel maar het geheel is voor stuksproductie. Het mag niet zo zijn dat telkens de software moet worden aangepast voor elke toepassing.

Ik snap je niet. Gegeven een (naukeurig) bekende serieweerstand ligt de A/D voor 4mA toch vast? Bel me evt even, 0334621296

Op 2 februari 2004 12:35:26 schreef mississippi:
Is dit een elektronica forum waar men vergeten is dat met behulp van een verschil versterker een spanning via de min ingang de uitgangsspanning kan verlagen.

Tuurlijk, dat kan, maar waarom extra hardware toevoegen als je een microcontroller hebt die je toch al moet programmeren?

Op 2 februari 2004 12:36:27 schreef Wouter van Ooijen:
> Ja ok dat was ook mijn eerste optie, dat wel maar het geheel is voor stuksproductie. Het mag niet zo zijn dat telkens de software moet worden aangepast voor elke toepassing.

Ik snap je niet. Gegeven een (naukeurig) bekende serieweerstand ligt de A/D voor 4mA toch vast? Bel me evt even, 0334621296

Volgens mij heb ik een maandag complexje ... Met een meetweerstand met een afwijking van 0,1% is de afwijking natuurlijk verwaarloosbaar, *schaam*... Ok ik zal er even niks meer over zeggen .

Dan enkel nog de positieve referentiespanning, wat is de beste, meest stabiele keuze hiervoor? Door middel van een zener, weerstandnetwerk of een apart IC? Een zener lijkt mij niet een precies genoeg onderdeel, een apart IC zou een mogelijkheid zijn. Heeft iemand een idee welke daar voor gebruikt zou kunnen worden? Ik heb nooit met zo'n IC referentiespanning gewerkt...

Het is al redelijk zeker dat het de 18F452 gaat worden die ik ga gebruiken voor dit project. Zijn er nadelen verbonden aan het ICSP-programmeren van deze PIC, zo nee welk schema en welke software is hiervoor het beste te gebruiken?

[edit]
heel stom heb ik de 18F458 zitten uitpluizen
[/edit]

> Dan enkel nog de positieve referentiespanning, wat is de beste, meest stabiele keuze hiervoor?

Het draagt bij aan de totale fout, dus als eerste gok een foutbijdrage vergelijkbaar met je A/D. Die is 10 bits, dus 0.1%. Een weerstandsnetwerk is geen referentie, je bedoelt wrsch. afleiden van de voeding, dus van een 7805 ofzo. Die zijn niet erg naukeurig (5% ofzo). Een zener is volgens mij nog slechter. Ik heb MCP1525 en MCP1541 liggen ,die moet ik nog aan m'n winkel toevoegen. Die zijn 1%, dsu nog niet ideaal, maar ze zijn wel stabiel dus als je kan trimmen tov een naukeurige referentie zijn ze wel bruikbaar.

> heel stom heb ik de 18F458 zitten uitpluizen

Maakt niet veel uit, het verschil is de CAN interface, verder zijn ze gelijk.

Op 2 februari 2004 13:24:19 schreef kimbo:
Dan enkel nog de positieve referentiespanning, wat is de beste, meest stabiele keuze hiervoor? Door middel van een zener, weerstandnetwerk of een apart IC? Een zener lijkt mij niet een precies genoeg onderdeel, een apart IC zou een mogelijkheid zijn. Heeft iemand een idee welke daar voor gebruikt zou kunnen worden? Ik heb nooit met zo'n IC referentiespanning gewerkt...

eens kijken bij maxim hebben ic met bv 4.094 Volt refspanning

kweet hetnummer nie meer kzal vanvavond eens thuis kijken

Kwa positieve referentiespanning, ik kan het mis hebben maar die moet de maximale waarde hebben die voor kan komen, dus 4,4V neem ik aan...

Op 2 februari 2004 15:05:19 schreef kimbo:
Kwa positieve referentiespanning, ik kan het mis hebben maar die moet de maximale waarde hebben die voor kan komen, dus 4,4V neem ik aan...

Maar je kan de maximale waarde toch (binnen grenzen) zelf bepalen door de serieweerstand te kiezen?

Op 2 februari 2004 16:13:20 schreef Wouter van Ooijen:

[...]

Maar je kan de maximale waarde toch (binnen grenzen) zelf bepalen door de serieweerstand te kiezen?

Ik heb het nu zo in gedachten:

Serieweerstand van 200Ohm geeft 0,8V-4V bij 4mA-20mA. Met een referentiespanning van 4,096V is dit 200-1000 (10bits ADC) door hier 200 af te trekken kan ik de ingangswaarde bepalen met: Iin=4+0,02*n, Iin is in mA en n is de berekende waarde. De serieweerstand wordt met een spanningsvolger (MCP604) gekoppeld aan een 2e orde laagdoorlaat Sallenkey filter met een kantelfrequentie van 10Hz. De uitgang hiervan zal aan de PIC worden aangeboden. De seriele uitgang wordt aan een MAX250/MAX251 en een MAX1480 gekoppeld voor de galvanisch gescheiden RS232 en RS422 uitgangen.

Ik wil een oscillator van 10MHz gaan gebruiken, deze moet op OSC1 en OSC2 worden aangesloten. Ik heb een beetje een hekel aan hoogfrequent spul dus kan iemand even vertellen of mijn denkwijze hierin goed is.

Hiervoor zou ik een standaard CMAC 10MHz kristal oscillator gebruiken die tussen OSC1 en OSC2 wordt aangesloten, met 2 condensatoren tussen deze aansluitingen naar de massa van 22pF. Als ik het goed heb begrepen kan deze microcontroller dan in een stand worden gezet zodat hij dus die 40MHz intern gaat gebruiken.

Graag zou ik hem ook in circuit kunnen programmeren echter kan ik hier niet een fatsoenlijk circuit vinden dat specifiek voor de 18F452 geschikt is, zijn er compatible schema's... Ook moet er eenmalig een bootloader in geladen worden heb ik begrepen.

> Graag zou ik hem ook in circuit kunnen programmeren echter kan ik hier niet een fatsoenlijk circuit vinden dat specifiek voor de 18F452 geschikt is, zijn er compatible schema's... Ook moet er eenmalig een bootloader in geladen worden heb ik begrepen.

Een gebruikelijke keuze is of ICSP of een bootloader. Beide tegelijk heeft niet zo veel zin. Mijn Wisp628 programmeert een 18F prima in-circuit. Zie http://www.voti.nl/blink voor een voorbeeld. Over het algemeen is ICSP geen probleem mits:
- de load op RB6, RB7 laag is (bv via 10k weerstanden)
- LVP laag getrokken wordt
- de load op /MCLR laag is (bv alleen een 33k pull-up)

Zie http://www.voti.nl/dwarf DB008 voor een 18F252 target board. Een 18F452 heeft meer pinnen maar is verder niet veel anders.

> De serieweerstand wordt met een spanningsvolger (MCP604) gekoppeld aan een 2e orde laagdoorlaat Sallenkey filter met een kantelfrequentie van 10Hz.

Klinkt me te moeilijk. Een 4-20mA signaal is doorgaans erg langzaam, en de impedantie van je bron is heel laag. Zet er gewoon een lekkere condensator over (1e orde) en je bent klaar. Evt nog wat diodes, serieweerstand, serie spoeltje, extra C achter het spoeltje, evt een polyfuse, en je bent aardig beschermd tegen rare dingen van buitenaf.

Op 3 februari 2004 15:13:29 schreef Wouter van Ooijen:

Klinkt me te moeilijk. Een 4-20mA signaal is doorgaans erg langzaam, en de impedantie van je bron is heel laag. Zet er gewoon een lekkere condensator over (1e orde) en je bent klaar. Evt nog wat diodes, serieweerstand, serie spoeltje, extra C achter het spoeltje, evt een polyfuse, en je bent aardig beschermd tegen rare dingen van buitenaf.

Het apparaat komt in een nogal vijandige omgeving kwa stoorsignalen, inductiespanningen en statische ladingen zijn een veel voorkomend iets. De waarde van de ingang zal hoogstens binnen een paar seconden van min naar max gaan. De kabel naar de ingangen van dit circuit zijn gemiddeld 50m lang en kunnen nogal eens gekke dingen opleveren.

De spanning over de serieweerstand zou ik natuurlijk kunnen beperken door een zener of door inderdaad een Polyfuse in serie met deze weerstand.

Omdat het geheel failsafe moet zijn heb ik er voor gekozen om de ingangstroom door middel van spanningsvolgers door te geven om zo de RC kringen niet te belasten. Mocht dit echt overkill zijn dan zal ik een normaal 1e orde laagdoorlaatfilter gebruiken, maar als mijn aanpak toch betere resultaten geeft dan zou ik graag die of een vergelijkbare willen toepassen. Het is niet zo dat er kostenbesparend naar onderdelen/filters hoeft te worden gekeken...

[edit]
De toepassing van dit filter heb ik uit de datasheet van de MCP1541 referentiebron die daar een toepassing vond aan een AD-ingang van een microcontroller
[/edit]

PS Wouter jij hebt die MCP1541 op voorraad zij je? Hoeveel kosten deze en welke behuizing zijn die? SOT23 of TO92? Verder neem ik aan dat als ik via PayPal betaal ik het 1 en ander de volgende 1-2 dagen zou kunnen hebben? Het gaat dan over een Wisp bouwpakketje, extra PIC voor Wisp, 2xPIC18F452 en 2xMCP541. En een fatsoenlijk 10MHz kristal zal je vast ook wel hebben

[Bericht gewijzigd door kimbo op dinsdag 3 februari 2004 22:00:14 ]

Op 3 februari 2004 21:52:52 schreef kimbo:
PS Wouter jij hebt die MCP1541 op voorraad zij je? Hoeveel kosten deze en welke behuizing zijn die? SOT23 of TO92? Verder neem ik aan dat als ik via PayPal betaal ik het 1 en ander de volgende 1-2 dagen zou kunnen hebben? Het gaat dan over een Wisp bouwpakketje, extra PIC voor Wisp, 2xPIC18F452 en 2xMCP541. En een fatsoenlijk 10MHz kristal zal je vast ook wel hebben

Die MCP's heb ik op voorraad, TO92, E 1.10 (incl BTW). Ik moet ze nog in de winkel zetten, wees niet boos als je prijs dan ietsje anders uitpakt (kan ook in je voordeel zijn).

Dat spul heb ik inderdaad, ook een kristal (resonator is trouwens goedkoper en voldoet vaak ook). Check verder even: voetjes, 7805/78L05, 100nF's, etc.

Een paypal betaling komt meteen binnen, meestal verzend ik dan de zelfde dag.

Die MCP's kan je via de winkel pagina niet bestellen, bestel iets anders voor het zelfde bedrag en zet in het commentaar dat je die refernties wilt hebben.

Op 3 februari 2004 21:52:52 schreef kimbo:
Het apparaat komt in een nogal vijandige omgeving kwa stoorsignalen, inductiespanningen en statische ladingen zijn een veel voorkomend iets. De waarde van de ingang zal hoogstens binnen een paar seconden van min naar max gaan. De kabel naar de ingangen van dit circuit zijn gemiddeld 50m lang en kunnen nogal eens gekke dingen opleveren.

Ik zou kiezen voor:
- 50mA polyfuse beschermt bv aansluiten van 48 volt
- een zo hoog mogelijke extra serieweerstand (1W?) om de spanning over de meetweerstand (bij 48 Volt) te beperken
- serie L (varkensneus) + parallel 100nF tegen rare pieken
- daarna serieweerstand + C (elco) als filter
- op de C twee diodes (of 1 zener) als extra spannings beveiliging
- dan eventueel nog een serieweerstand naar de PIC (1k ofzo)

Op 3 februari 2004 14:57:15 schreef kimbo:
een 2e orde laagdoorlaat Sallenkey filter met een kantelfrequentie van 10Hz.

kan je even uitleggen??

en wat is speciaal aan een MCP604 spanningsvolger

Op 3 februari 2004 22:09:18 schreef Wouter van Ooijen:

[...]

Dat spul heb ik inderdaad, ook een kristal (resonator is trouwens goedkoper en voldoet vaak ook). Check verder even: voetjes, 7805/78L05, 100nF's, etc.

Een paypal betaling komt meteen binnen, meestal verzend ik dan de zelfde dag.

Mooi dat de MCP1541 TO92 is, Farnell had ze alleen SOT23 als ik me niet vergis.

Dan ga ik morgenochtend even een bestelling opzetten, ik had al gekeken naar andere onderdelen die jij eventueel ook zou kunnen hebben, dit zal dan waarschijnlijk bij voetjes en een kristal blijven. Dit omdat ik nogal exclusief spul gebruik zoals een galvanisch gescheiden DC/DC converter, RS232 en RS422 interface (beiden dus ook galvanisch gescheiden)...

En zoals ik al zei is een iets hogere prijs geen probleem, het moet vooral leverbaar zijn en goed werken. Het totale bedrag van onderdelen alleen (exclusief print) is nu toch al ruim de 125 euro overschreden, een paar euro is dan geen hekel punt en zeker niet bij een prototype.