Convertisseur Analogique Numérique

[Erylis21]

Bonjour,

Je suis étudiant en électronique est dans le but d'un projet, il me faut choisir un CAN capable de mesurer le courant et la tension d'une sonde à fil chaud.
Cependant je sais seulement qu'il me faut une résolution d'au moins 20 bits et que la tension d'entrée va varier de 0 à 20V.
D'autre part le budget est assez réduit.
Le convertisseur 32 bit étant excessivement cher j'ai pensé utilisé soit 2 convertisseur 10,12,16 bits ou 1 convertisseur 24 bits.
Seulement voilà je pédale dans la semoule pour choisir le convertisseur à utiliser.

Pouvez-vous m'aidez?
Merci d'avance.
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[Jack]

Il faudrait au moins que tu donnes le temps de conversion dont tu as besoin. Ca influe énormément sur le prix.

[Erylis21]

C'est ça le problème mon professeur ne me la pas dit.
En fait sa varie jusqu'à 24 V je me suis trompé et le courant varie de 0 à 2A.

[inoxxam]

Salut, comme dit plus haut, ça dépend de la fréquence de rafraîchissement dont tu as besoin. Si cette dernière est basse, tu peux obtenir une résolution équivalente de 20 avec un seul convertisseur 8 bits, du suréchantillonnage et du traitement numérique derrière.
PS: Si le professeur ne t'as pas donné ce genre d'information, c'est peut-être qu'il veut que tu mènes une petite étude pour trouver ça par toi même.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jack]

D'autre part le budget est assez réduit.

Tout est vague dans tes questions. C'est quoi, réduit?

A+

[sly37]

Bonjour,

Voici mon conseil, change de cursus ...

Non blague à part, effectivement la vitesse joue beaucoup mais aussi le type de liaison numérique.
S'agit-il d'une liaison série (I2c SPI,...) ou parallèle ou autre....

Tu parles de 24V puis ensuite de 2A..., tu veux mesurer quoi en réalité ?

[bobflux]

Surtout, la question intéressante est pourquoi vouloir une précision de 0.00009% (correspondant à 20 bits) sur une telle mesure...

[Erylis21]

J'ai reparlé à mon professeur suite à toutes ces réponses et il s'avère qu'il ma dit n'importe quoi.
Je lui est donc demandé de me redonner correctement le cahier des charges et voilà ce que ça donne :

Il faut que je trouve un CAN afin d'effectuer une mesure de tension et de courant dans une sonde à fil chaud.
La tension variera de 0 à 24V et le courant de 0 à 2 Ampère.
Il faut un minimum de 10 échantillons par seconde et une précision minimum de 0.1% donc pas 20 bit comme il me l'avait mentionné.
Pour la liaison là aucune consigne.

Merci

[bobflux]

Bon, ben 0.1% c'est 10 bits donc déjà plus gérable.
N'oublie pas que la précision absolue d'un ADC dépend de celle de la référence de tension qu'il utilise.

[Forhorse]

comment on trouve qu'il faut 10 bits pour avoir une précision de 0.1% sur une tension de 24V ?
parce que pour moi (mais je dois me tromper) pour mesurer 24V avec une précision de 0.1% il faut 24000 "pas" de mesure (24/0.001)
hors pour avoir 24000 valeurs il faut au moins 15 bits

[bobflux]

0.1% de 24V = 24mV
0.1% = 1 pour 1000, et 10 bits = 1024.

En fait si on considère que l'erreur de quantification est au plus 0.5 LSB, 9 bits suffiraient, mais il n'existe pas d'ADC 9 bits alors que les 10b sont courants. Reste à vérifier les erreurs dans la chaîne de mesure (INL,DNL,offsets,bruits,référe nce, etc)

[Forhorse]

Ah oui ok ! forcement mon raisonnement de départ était complètement faux...

[Erylis21]

Le convertisseur sera alimenté en 3.3V.
Et en effet 10 bits suffisent en faisant les calculs.

[Erylis21]

J'ai fait une sélection d'ADC pouvez-vous me dire si cela fonctionnerait?

J'ai pris AD7278 en 8 bits en pensant quand en utilisant 2 en cascade ça ferait un 16bits.
En 10 bit j'ai pris AD7819.
En 12 j'ai pris AD7921 et ADS1000.
En 16 j'ai pris ADS1100 et MCP3425.

Si ceux que j'ai choisi fonctionnent, pourriez-vous me dire lequel serait le plus adapté?

[inoxxam]

Utiliser deux ADC 8bits pour en faire 16... c'est pas si simple malheureusement!
En revanche, comme je le disais plus haut, il existe des techniques numériques pour augmenter la résolution équivalente des convertisseurs en échantillonnant plus vite.
Concernant tes choix, il te permettrons de faire ce que tu as à faire, ça c'est sur. Mais certains sont sur-dimensionnés (250ksps, c'est déjà beaucoup).

[Erylis21]

D'accord merci.
Connaîtriez-vous de bons sites pour faire le mon choix dans les ADC car j'en connais pas et celui où j'ai trouvé les miens était vraiment mal fait.
Autre chose, c'est quoi un moyennage par fenêtre glissante?

[Jack]

Connaîtriez-vous de bons sites pour faire le mon choix dans les ADC car j'en connais pas

Chaque fabricant propose une page de sélection multicritères.

Autre chose, c'est quoi un moyennage par fenêtre glissante?

n prenant une fenêtre de 10 échantillons par exemple, ça veut dire que la moyenne se fait sur ces 10 derniers échantillons. Après on peut pondérer les échantillons, mais là on rentre dans les arcanes du filtrage numérique.

En tout cas la moyenne glissante n'améliore pas la résolution, au contraire

A+

[inoxxam]

Connaîtriez-vous de bons sites pour faire le mon choix dans les ADC car j'en connais pas et celui où j'ai trouvé les miens était vraiment mal fait.

Sinon t'as toujours l'option d'aller sur les sites de fournisseurs (Farnell, RadioSpares, Mouser et tant d'autres) qui proposent généralement des critères de recherche pour faciliter ce genre de travail.

[Erylis21]

ok merci.
Encore une chose si je fait une moyenne par fenêtre glissante cela veut-il dire que je vais devoir augmenter la résolution de l'ADC afin d'avoir la précision attendue?

[Erylis21]

Voilà je fais les recherches de composants sur différents sites mais j'ai plein de possibilité comment puis-je affiner la recherche ?

[tektro69]

salut
moyennons sur 10 points
e= echantillon e1 / e2 / e3 ect ...
m moyenne m1 / m2 / m3 ect ....

moyenne classique:
m1 = (e1+e2+.....+e10)/10
m2 = (e11+e12+.....+e20)/10
m3 = (e21+e22+.....+E30)/10
ect
on a des points moyennés à la fréquence des echantillons ex / par le nombre de point à moyenner notre exemple 10
on cumule les échantillons puis on divise par 10

moyenne par fenetre glissante:
m1 = (e1+e2+.....+e10)/10
m2 = (e2+e3+.....+e11)/10
m3 = (e3+e4+.....+e12)/10
on a des points moyennés à la même fréquence que les échantillons ex
on doit stocker dans une memoire tournantes les 10 echantillons

y a ka

[Jack]

ok merci.
Encore une chose si je fait une moyenne par fenêtre glissante cela veut-il dire que je vais devoir augmenter la résolution de l'ADC afin d'avoir la précision attendue?

Non, mais es-tu sûr que ce moyennage soit indispensable?

[Jack]

Voilà je fais les recherches de composants sur différents sites mais j'ai plein de possibilité comment puis-je affiner la recherche ?

En classant en fonction d'un critère, en mettant des mini et maxi, etc.

[Erylis21]

Oui c'est malheureusement dans le cahier des charges mais c'est la première fois que je le vois donc je connais pas du tout.

[paulfjujo]

Bonjour,

J'ai fait une sélection d'ADC pouvez-vous me dire si cela fonctionnerait?

J'ai pris AD7278 en 8 bits en pensant quand en utilisant 2 en cascade ça ferait un 16bits.
En 10 bit j'ai pris AD7819.
En 12 j'ai pris AD7921 et ADS1000.
En 16 j'ai pris ADS1100 et MCP3425.

Si ceux que j'ai choisi fonctionnent, pourriez-vous me dire lequel serait le plus adapté?

Mettre 2 AD7278 8 bits -> pour obtenir une quantification en 16 bits .. c'est biscornu , voir impensable !

Quand au choix, j'ai deja experiimenté le MCP3424 en mode 18 bits
et je pense que le MCP3425 est bien placé avec
- une reference de tension incorporee
- un choix du gain d'entree de la partie analogiqe ( 1,2,4,8x)
- un choix de la quantification sur 12,14 ou 16 bits (au detriment de la vitesse d'acquisition)
donc si tu n'as pas de probleme de vitesse d'acquisition.

sinon les autres ?

[bobflux]

Faudrait connaitre la fréquence d'échantillonnage...

[Jack]

Pour une sonde à fil chaud, ca ne devrait finalement pas poser trop de problèmes.

A+

[bobflux]

Justement, une Fe pas trop élevée autorise un convertisseur sigma-delta plutôt que SAR, donc meilleure précision, linéarité, et réjection des bruits divers, pour pas cher.

Il y a toujours des compromis à faire, mais pour cela il faut avoir toutes les données...

[Erylis21]

J'ai dit un peu plus avant qu'il me fallait au minimum 10 échantillons pas seconde.

[bobflux]

OK, donc un sigma-delta est idéal pour ça.
Un SAR convient aussi, il faudra juste filtrer un peu plus l'analogique avant.

Tu dois aussi choisir l'interface de connection avec ton uC. SPI, I²C, parallèle ?
Ou utiliser l'ADC incorporé dans le uC, il y a pas mal de UC avec des ADC SAR 10 bits voire 12, ou pourquoi pas un MSP430 équipé d'un convertisseur sigma-delta.

Franchement, ton problème c'est qu'il y a trop de choix ...

Pour t'aider dans ta conception, réfléchis à :

Est-ce que tu as besoin de plusieurs entrées ?
Le multiplexage entre les entrées doit-il être rapide ?
Ou bien les 2 mesures doivent-elles être simultanées ?
Différentiel ou pas ?

Est-ce que tu imposes un courant constant dans ton fil chaud (avec une source de courant réglable) et tu mesures la tension, ou bien tu imposes la tension et tu mesures le courant, ou bien tu mesures les deux ?

Est-ce que tu mesures la T° et la pression du gaz et si oui, avec quoi ?

Comment vas-tu calibrer ton système pour annuler les erreurs (gain, offset, etc) ? Tu peux, par exemple, utiliser des AOP "chopper" à annulation d'offset automatique, ce qui résoud une partie du problème, ou bien faire la calibration en soft (couper le courant dans le fil, mesurer, ça donne le zéro, qu'on garde ensuite pour corriger les mesures), soit au démarrage, soit fréquemment, etc.

Il faut aussi regarder la précision voulue en fonction de la tolérance des composants passifs (résistances, etc) et actifs (référence de tension, offset des aops, etc), de leurs dérives en T°, et le bruit.

Par exemple il est facile d'avoir une fraction de % de précision relative (une calibration d'offset et un schéma pas trop pourri suffit), par contre pour avoir la même chose en précision absolue, il faut insister sur la précision des références et au moins de quelques résistances, vendues au prix de l'or

Normalement, on part d'un "budget d'erreur", le but du fil chaud étant de mesurer le débit, quelle est la précision voulue sur le débit, ce qui donne le budget d'erreur total. Ensuite, on additionne les incertitudes de chaque partie du système et on essaie de ventiler le budget d'erreur entre chaque partie pour optimiser le schéma et les coûts : par exemple, inutile de payer cher un truc précis à 0.1% si on met derrière un truc à 1% : on peut économiser sur le premier pour dépenser plus sur le deuxième...

Par exemple :

- "le moins cher"

http://www.digikey.com/product-detai...TCT-ND/1979808

- "l'usine à gaz"

http://www.digikey.com/product-detai...2-1-ND/1770168

- un sigma delta pas cher

http://www.digikey.com/product-detai...HCT-ND/1979810

Au fait, il y a une référence ultra précise dans le dernier (l'ADC livré avec est gratuit, vu le prix). Mais la référence ne sort pas sur une pin, donc il sera nul pour une mesure ratiométrique, par exemple. Si tu veux utiliser la référence pour régler le courant dans le fil par exemple, il faut qu'elle sorte sur une pin. Mettre 2 références implique de gérer leurs désaccords...