LT1021-5+LTC2400 6位半電表DIY與量測

jojoling

大家好~
首先 say sorry for 最近非常懶的動手做東西~拖到昨天才把這個改了一下~
這裏先感謝 ciko 老師提供的 LT1021 與 LTC2400。
LT1021-5是一顆高精度的參考電壓 IC (5v)
LTC2400就是傳說的 24 bits 高精度的ADC~最低工作參考電壓為 01.V~此為 SPI 介面
~我這就不作規格說明了~ ciko老師挑選的，一定很優~

先列一下參考網頁上的資料~
http://interface.khm.de/index.ph ... -digital-converter/

我們使用的電路為上述的連結的設定：



老師有提供洞洞版，但是學生偷懶沒直接上，先插小塊麵包版先：
此為精密參考電壓與24 bits ADC 實際版子~


底下就是上述 link所實作出來的，利用 arduino UNO 板子讀取 ADC 得知量測電壓


目前程式參考電壓值為內建，暫時設定 LT1201為固定 5.0V (浮點數儲存)，以我的設備是無法效正這顆的~
此圖為LT1201-5 直接輸出量測，電表有量的值為 4.99 or 5.00 V


測試電源為 LT1201-5 輸出，經過 2顆 10k 精密電阻分壓出 2.5V，當作待測電壓接入 LTC2400 第3隻腳~
由 Fluke 15B+量得電壓為 2.497v


此為原程式利用 arduino 的 serial monitor 來顯示輸出：
最後一筆讀取為 2.500857V，對比這台 Fluke 15B+ 讀出為 2.497v


使用 arduino 常用的 LCD1602 KeyBad Shield 來修改原設計：
或者可用一般的 LCD 1602 來接，圖上右上方 pin 4,5,6,7,8,9 (arduino UNO 板上標示) 為連接到  LCD1602 DB4,DB5,DB6,DB7,RS 與 E 腳~


此為修改後，將參考電壓值與量測電壓值直接顯示於 LCD 1602 上~並降低更新速度為 約1sec 讀取一次。



此為初步修改版~只是利用上述網頁直接修改~程式很亂~要研究的不要看~想測試的可以抓~
後續會更新新版。將 SPI 改為標準 arduino 提供的 SPIClass 使用並模組化~
digitalConverter_mod1.zip (2.18 KB)

2015-1-20 05:21 PM 上傳

點擊文件名下載附件

謝謝收看~ {:9_584:}


reference information:

LCD1602 KeyPad Shield
http://www.dfrobot.com/index.php ... t&product_id=51
http://www.dfrobot.com/wiki/inde ... rduino_SKU:_DFR0009

單晶片微電腦

圖片要把經2顆10k分壓畫一下。

ciko.ciko

1.在實務上2個相同數值的10k組成的分壓,在接入數位電表時(10M內阻),也會造成輕微負載效應,這會顯示在後面位數讀值的下降.
2.此電路的應用可用於精密直流電壓量測,或作為數位電表的比對校正用途.

SUGO-ZIP

最後圖哪顆變壓器是12V 2A的 最近剛買一顆

popcorn

CIKO老師厲害{:14_1485:}，舅舅也厲害{:14_1486:}
會讀書的玩高檔
三太子不會讀書只能修理電風扇

jojoling

popcorn 發表於 2015-1-20 11:05 PM
CIKO老師厲害，舅舅也厲害
會讀書的玩高檔
三太子不會讀書只能修理電風扇; ...

其實我只是偷抄上面人家做好低~
山寨而以~

jojoling

SUGO-ZIP 發表於 2015-1-20 08:27 PM
最後圖哪顆變壓器是12V 2A的 最近剛買一顆

我們都用學姐牌變壓器

ysc

待測電壓Vin最好用另外電源來測試，您Vin與Vref都來自LT1021-5，這樣測不出準確度......因為待測電壓與參考電壓同一來源，誤差會互相補償掉。

king_koan9

n_089|感謝分享!

jojoling

依照老師的建議，改用 2 顆 1k普通精密電阻分壓來量測~
可以發現電表與 ADC 量測之間的值趨近接近中~
負載效應還真的影響到了小數點第3位，可想而知愈後面的位數是影響愈重

{:14_1489:}

jojoling

ysc 發表於 2015-1-21 12:35 AM
待測電壓Vin最好用另外電源來測試，您Vin與Vref都來自LT1021-5，這樣測不出準確度......因為待測電壓與參考 ...

報告~

這些精密電壓我其實是個大外行，等 ciko老師東西準備好，應該會有機會看到他的8位半量測的分析~

jojoling

附上修改好的~
digitalconverter_mod3.zip (1.68 KB)

2015-1-22 11:18 AM 上傳

點擊文件名下載附件

使用資訊：
1.安裝 ARDUINO 1.5.8 beta
http://arduino.cc/en/Main/Software
2.unzip 這個 zip 檔，直接點 digitalConvter.ino 即可打開~
3.目前此 zip 新，包含3隻檔案，分別為：
    1) digitalConvter.ino
        主功能檔，也稱為 sketch
    2) ltc2400.c
        ltc2400.h
    與 ltc2400 相關的功能，目前都從主程式移到此處，並比 libraries 的方式呈現。
    所以主程式在使用 lt2400 不再需要直接控制硬體層，只需2-3個設定動作，及可利用 read() 來讀取：
    init stage:

1.     ltc2400.SetRefVoltage(v_ref);
   
2.     ltc2400.begin();

複製代碼

    read voltage from ADC:

1.     volt = ltc2400.read();

複製代碼

    目前先放同一個路徑，使用者不需額外從選單 Sketch-> Import Library -> Add library 去加入 才能使用。


實際使用上，參數可依不同硬體調整，底下為 digitalConverter.ino 裏可調整的4個選項：

1. #define V_REF 5.0 // Reference Voltage, 5.0 Volt for LT1021 or 3.0 for LP2950-3

複製代碼

V_REF 為參考電壓值的修改，預設為 5V

1. #define DELAY_AFTER_DISPLAY 900

複製代碼

DELAY_AFTER_DISPLAY 為顯示後，delay 的時間，讓使用者可比較清楚的辯識顯示電壓。900 表示 900ms

1. #define SERIAL_OUTPUT

複製代碼

此為致能 arduino serial monitor 輸出，前面加上 // 可將此功能關閉

1. #define LCD1602_SUPPORT

複製代碼

此為致能 LCD1602 KeyPad Shield 的輸出顯示(輸入按鍵目前都還沒使用)，前面加上 // 可將此功能關閉

專炸元件

ADC 輸入有個10uF  反應會變慢吧n_064|

jojoling

專炸元件 發表於 2015-1-22 11:29 PM
ADC 輸入有個10uF  反應會變慢吧

是的~
但這個 ADC 每轉換一次需時 133 ms(60Hz) or 160ms (50Hz)
SPS (sampling per second) 約為 7.5  (7.5Hz for 60Hz notch frequency).
它本來就不是高速的取樣IC

jojoling

程式更新到第4版：
digitalconverter_mod4.zip (3.43 KB)

2015-1-26 01:47 AM 上傳

點擊文件名下載附件

主要的更新：
* KeyPad support
* 增加多次取樣平均功能。
* LTC 2400 CS 腳從 10 更改為 3
* 初步增加一個選單設定，可調整取樣平均的次數，建議設為 8 的倍數 ( 每次需時 133ms or 166ms，並使二進制好計算)
   次數小於4時 ，有增加額外的 delay使其數值可讀取。
* 暫時顯示至小數點第8位 (可調)



目前此版，更改了 LTC2400 /CS  腳的連接，原來是接到 Arduino UNO 上的 編號 10(SS)~但因為此腳早就被那個  LCD1602 KeyPad Shield 當用調背光來用，所以就直接換腳使用即可。
新的設定為腳編號 3。

同時，因為讀取產生的跳動的不確定因素，所以將電路焊至洞洞版上，並在參考電壓源的 Vin 與Vout加上電容，同時在 LT2400 ADC 的 Vcc / Vref /Vin(檢測端) 都補上完整的電容，將電源的變動因素，盡可能先排除掉。
另外，檢測電壓源為 AD584，上次團購的那個電表效正電源，設定至 2.5V 輸出。
http://bbs.pigoo.com/thread-51756-1-1.html


此為 UNO 與 LCD1602 KeyPad Shield 板合體，Arduino 本身設計就像積木一樣，很多標準的板子可以直接結合，然後再接合其它的板子，只要硬體沒有衝突，都能使用， UNO 設計上就是給大家插拔組合用的，本身是用 DIP 包裝加IC腳座，如果 Fuse 值燒錯，出事直接拔下來用萬用燒錄器及可，方便，如有同學要買，記得不要貪便宜買那個 TQFP 的包裝喔，不然不小心就要吹下來才有用喔。


此為洞洞版的全貌~



新的程式設定：
如果設定取樣次數，方法為：
1. 按住 Select 等到進入選單，再放開。
2. 按 Up / Down 可增減取樣計算次數。
3. 約4-5 sec 沒按鍵時，即會自動儲存至內建 EEPROM並離開，斷電會保留。




此為 Video~
由此 Video 得知，目前這樣，應該已經進入了一個穩定收斂的測試環境了。
只要再修正它的偏差值，應可精確至小數點第6位數了。
(一切只來自我的假設喔~錯了就.....換 ciko老師出馬)





最後，底下只是過程中，我將這個版子，換插到其它 Arduino 版去看看動作，其實都可以用~
Arduino 真是玩具~硬體規格定了下來，反而在一般人上使用，是很簡單的。


Leonardo (ATMeag 32U4) 此為 32k flash 與內建USB controller 版的 mcu


MEGA 2560 (ATMega2560) 此為 100 pin腳 ， 256k flash


Mini Pro(左) & nano (右)此兩塊我就不接了，因為 mcu 與 UNO 相同，pin 腳直上及可。
Mini Pro 是給 Pro 級的，它不是版子功能多，而是很多接口都沒上，為最精簡的系統板，且只有單電源規格，需另外接 USB-RS232 才能連線。並需要用另外的外接板才能燒 bootloader (6 pin JTAG)~
nano 應該算是全功能精簡版，有 USB RS232 可連接至電腦，也同時具有 3.3V與 5V 輸出~並有 JTAG(6 pin 接頭)~ mcu 吃 5V~



謝謝觀賞~
{:14_1475:}

antlu

jojoling 發表於 2015-1-26 02:42 AM
程式更新到第4版：

主要的更新：

JOJOLING大:
   看樣子可以出套件分享網友了!! 進一步還可以反攻大陸(回銷)!! 哈哈哈!! 讚!!!

jojoling

antlu 發表於 2015-1-26 12:44 PM
JOJOLING大:
   看樣子可以出套件分享網友了!! 進一步還可以反攻大陸(回銷)!! 哈哈哈!! 讚!!! ...

阿乾也要玩這個小數點第6位的玩具嗎？
{:14_1483:}

antlu

jojoling 發表於 2015-1-26 02:34 PM
阿乾也要玩這個小數點第6位的玩具嗎？

JOJOLING大:
   只要是數位的我都有興趣,只是 貪多咬不爛!! 有板子我就有興趣,反正,程式你已經搞定了 LCM我滿地都是 1602~ 2402 都有!! 尤其是2402 好幾十個呢!! (最近忙 焊接洞洞板已經沒時間了!)

phuang3

antlu 發表於 2015-1-26 12:44 PM
JOJOLING大:
   看樣子可以出套件分享網友了!! 進一步還可以反攻大陸(回銷)!! 哈哈哈!! 讚!!! ...

其實對岸早有DIY手持6位半成品，只有卡片大小而且還外加OLED顯示幕呢



佩服樓主的研究精神，但是高位電表沒那麼簡單，不然Agilent 34401就滿街仿冒品了。