Conectando un sensor de presión automotriz al circuito del microcontrolador

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Este es un seguimiento de Cómo medir la presión del agua en un tanque . Decidí intentar ir en una dirección diferente, así que estoy haciendo una nueva pregunta.

Tengo una aplicación en la que necesito medir electrónicamente la presión dentro de un filtro de piscina. Debido a que el sensor se someterá a agua clorada, no puedo usar un sensor de presión simple como el MPX5700 de Freescale.

Tengo un Transductor de presión de 150 PSI de Ebay con los siguientes detalles técnicos:

  

Entrada: 0-150 psi.   Salida: 0.5V - 4.5V salida de voltaje lineal. 0 psi salidas 0.5V, 75 psi   Salidas 2.5V, 150 psi salidas 4.5V.

     

Funciona para aceite, combustible, agua o presión de aire. Puede ser utilizado en el tanque de aceite,   tanque de gasolina, etc.

     

Precisión: dentro del 2% de la lectura (escala completa).

     

Hilo: 1/8 "-27 NPT.

     

Conector de cableado: agua sellada desconexión rápida. El conector de acoplamiento es   incluido.

     

Cableado: Rojo para + 5V. Negro para el suelo. Azul para la salida de señal.

Lo probé en el banco con un osciloscopio y un multímetro y medí lo siguiente:

  1. Cuando no se aplica presión, se producen aproximadamente 418 mV. Esto parece correcto en base a lo anterior.
  2. Cuando fuerzo a que ingrese aire con mi boca, el voltaje aumenta como se esperaba.
  3. La resistencia entre 5V y GND es de 42.7K ohmios
  4. La resistencia entre 5V y la señal de SALIDA es de 120K ohmios
  5. La resistencia entre GND y la señal de SALIDA es de 69 K ohmios

Conecté el cable de señal del sensor a mi microcontrolador LPC1768 en P17 (entrada analógica), cable rojo del sensor a + 5V y el cable de masa del sensor directamente a tierra.

Cuando leí la salida del convertidor AD de 12 bits, vi una salida muy variable como la siguiente en la columna Presión:

Cycle   Level        Pressure
================================
[211]   W:[184]     F:[2200]
[212]   W:[184]     F:[2071]
[213]   W:[185]     F:[1279]
[214]   W:[184]     F:[418]
[215]   W:[184]     F:[1514]
[216]   W:[184]     F:[3002]
[217]   W:[185]     F:[1499]
[218]   W:[185]     F:[0]
[219]   W:[183]     F:[1430]
[220]   W:[184]     F:[2501]
[221]   W:[184]     F:[1965]
[222]   W:[185]     F:[1311]
[223]   W:[184]     F:[263]
[224]   W:[184]     F:[1509]
[225]   W:[183]     F:[3195]
[226]   W:[186]     F:[1518]
[227]   W:[184]     F:[74]
[228]   W:[185]     F:[1306]
[229]   W:[184]     F:[2037]
[230]   W:[184]     F:[2409]
[231]   W:[184]     F:[1478]
[232]   W:[184]     F:[30]
[233]   W:[184]     F:[1503]
[234]   W:[185]     F:[3254]
[235]   W:[184]     F:[1549]
[236]   W:[184]     F:[433]
[237]   W:[185]     F:[1025]
[238]   W:[184]     F:[1714]
[239]   W:[184]     F:[2691]
[240]   W:[185]     F:[1479]
[241]   W:[184]     F:[0]

Estoy usando la misma rutina de software para leer tanto la columna de Nivel como la de Presión. La columna de Nivel es muy estable a diferencia de la columna de Presión.

Mis preguntas son las siguientes:

  • Si se supone que el sensor emite .5V sin presión, ¿cómo es que estoy leyendo 0?
  • ¿Por qué tales variaciones entre cada lectura de ADC?
  • ¿Tengo que agregar algunos componentes a la interfaz del circuito debido a la resistencia mencionada anteriormente en los puntos 3,4 y 5, como un búfer de ganancia unitaria? Si es así, ¿qué op-amp recomendarías? Tenga en cuenta que no soy un ingeniero eléctrico, solo un aficionado nuevo a los amplificadores operacionales. Gracias a Joe Hass por la idea del búfer de ganancia unitaria.

  • ¿Quépasaconloscondensadoresdefiltrodefuentedealimentación?¿Deberíansernecesariosysiesasítienenmucho?
  • ¿Deboagregarunaresistenciadesplegableodesplegable?
  • ¿Esposiblehacerqueestofuncioneonecesitaríausarunartículomuchomáscarocomo Sensor de presión industrial Honeywell ?

Nota: Esta es una pregunta electrónica y de software. Ahora mismo estoy trabajando en la interfaz eléctrica.

Actualización: Las cosas parecen estar resueltas por el momento. Tenía la señal del sensor conectada al LPC1768 P18 que se comparte como entrada analógica y salida analógica. La señal del sensor ahora está conectada a P17 (solo entrada analógica). Ese cambio y la adición de un límite de 0.1uF para filtrar la salida del sensor ha hecho que la salida a 0 PSI parezca correcta. Solo tengo que probarlo con un compresor de aire y ciertas configuraciones de PSI para asegurar que las lecturas del ADC siguen siendo correctas.

    
pregunta Chimera

2 respuestas

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Estos problemas son difíciles de diagnosticar. Lo primero que haría sería cambiar el nivel y presionar las entradas de ADC para asegurarme de que no haya algún tipo de problema de software. Incluso si has mirado el código mil veces, haría esto.

La impedancia de su sensor es bastante alta para alimentar directamente a la entrada ADC. Creo que debería agregar una ganancia unitaria, un búfer no inversor entre el sensor y la entrada ADC.

Es posible que se necesiten derivadores. No hay suficiente información para decir dónde deben agregarse o cuáles deben ser sus valores. Estoy seguro de pasar por alto el suministro de 5V para el sensor. También puede agregar un pequeño capacitor a la salida del sensor, suponiendo que la presión no cambia rápidamente.

También puede intentar reducir la velocidad de reloj del ADC para que la muestra y el tiempo de espera se carguen más. A veces, poner el procesador en suspensión durante una conversión también puede reducir el ruido.

    
respondido por el Joe Hass
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Debido al hecho de que el rango de salida de su sensor excede el rango de entrada permitido del canal de entrada ADC LPC1768, Vdda / Vrefp máximo de 3.3V, tal vez sea mejor utilizar el opamp para escalar el rango de salida de fuente / sensor como reduzca bien la impedancia de salida de la fuente / sensor.

Referencia: NXP AN10974 LPC176x / 175x Pautas de diseño de ADC de 12 bits Analiza el filtrado efectivo de la fuente de alimentación, el uso de condensadores de desvío / desacoplamiento

Referencia: NXP LPC1769 / 68/67/66/65/64/64 Hoja de datos, página 62 y Fig. 27, página 65

Máxima resistencia de salida de la fuente ~ Rvsi (resistencia de la interfaz de la fuente de voltaje) máximo de 7.5 kohm

Capacidad de salida de fuente máxima ~ Capacidad de entrada analógica Cia) máximo de 15 pF

    
respondido por el BigDogGuru

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