Конденсатор на аналоговый вход - нужен или нет?

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Подключаю к ардуине датчик давления. Сигнал датчика - аналоговый, в диапазоне 0-5в.  Длина провода от контроллера до датчика будет 4-6м- боюсь, провод будет собирать всякие наводки, тем более что вокруг мощные электромоторы.

Вопрос к опытным - поможет ли в этом случае установка конденсатора между входом ардуино и землей? Предполагаю что-то вроде керамики 0.1 - 1 мкФ.

С другой стороны, ведь для измерения уровня аналогового сигнала в ардуино используется тестовый конденсатор - не  помешает ли дополнительный кондер на входе, не исказит ли результат измерений?

 

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

b707 пишет:

Конденсатор на налоговый вход - нужен или нет?

А на сайте налоговой службы не пробовали спросить? :)))

MaksVV
Offline
Зарегистрирован: 06.08.2015

а почему бы сразу возле датчика не отцифровать сигнал? поставить дигиспарк например и в RS485. Надёжнее должно быть. 

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

b707, однозначно ответить на Ваш вопрос невозможно, т.к. ответ существенно зависит от того, насколько быстро, как Вы предполагаете, может изменяться сигнал на выходе датчика, а также какая Вам нужна точность при быстро меняющемся сигнале.

И, строго говоря, на входе нужен не конденсатор, а RC-цепочка.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

andriano пишет:

b707, однозначно ответить на Ваш вопрос невозможно, т.к. ответ существенно зависит от того, насколько быстро, как Вы предполагаете, может изменяться сигнал на выходе датчика, а также какая Вам нужна точность при быстро меняющемся сигнале.

сигнал меняется медленно - не быстрее нескольких процентов в минуту. Точность в процент от полной шкалы вполне устроит.

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

пара волшебных словосочетаний: "экранированный провод", он же "микрофонный кабель" и ещё "витая пара" просто обязаны вам помочь. Если нет, то выше "RC цепь на входе". :)

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

b707 пишет:

сигнал меняется медленно - не быстрее нескольких процентов в минуту. Точность в процент от полной шкалы вполне устроит.

Тогда, вероятно, Вам нужна RC-цепочка с постоянной времени порядка 10 с.

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

У датчиков обычно на выходе уже есть резистор (значение или в даташите, или измерить) как защита "от дурака", да и сам выходной каскад обладает конечным сопротивлением. Всегда между разьёмом и входом МК ставлю резистор 4.7-10 кОм, чтоб при случайной подаче скажем +12В не попалить защитные диоды.

10кОм NTC подключен на 5-8 м кабеле КММ 2х0.12 - наводок нет и без кондера. Есть КММ 4х0.35. Оплетку сажать на массу только со стороны МК.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Ок, спасибо всем ответившим. Однако один из вопросов так и остался без ответа. Конденсатор 0.1мкФ, напаянный между аналоговым входом ардукино и GND - может мешать правильному измерению сигнала или нет?

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

на этом датчике нет. А что за датчик? вообще чем меньше сопротивление резистра(притягивающего, стягиваюшего) тем меньше возможные помехи

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017
evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Скорее всего ток на выходе датчика не должен превышать 0.1mA

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

evgta пишет:

Скорее всего ток на выходе датчика не должен превышать 0.1mA

И какой вывод? - нужна подтяжка или нет? - я так понимаю, что чем меньше ток, тем более чувствителен датчик к наводкам.

Кстати. у других продавцов на такие же датчики указан ток до 20мА

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

10mA указан ток потребления, а ток на выходе это другое

вот для mpxv7002 например

Output Source Current at Full Scale Output IO+ — 0.1 —- mAdc

и в нем уже приенен конденсатор 470pf на выходе

не датчик к наводкам, а чем выше сопртивление между нулем и выходом датчика(входом дуины) тем меньше гасятся помехи в проводе от индуктивной помехи. 

натурно смотреть наличие помех и при надобности применить резистор с конденсатором, но не превышая мах ток 0.1, как вариант  использовать усилитель по току (так наверное называется) чтобы напряжение на выходе было такое же как на входе а резистор можно меньше ставить, 

 

MaksVV
Offline
Зарегистрирован: 06.08.2015

Arhat109-2 пишет:

пара волшебных словосочетаний: "экранированный провод", он же "микрофонный кабель" и ещё "витая пара" просто обязаны вам помочь. Если нет, то выше "RC цепь на входе". :)

а если и это не поможет, то 

MaksVV пишет:

а почему бы сразу возле датчика не отцифровать сигнал? поставить дигиспарк например и в RS485. Надёжнее должно быть. 

ggarry
Offline
Зарегистрирован: 21.01.2016

Правильнее было бы сваять тестовый скетч с выводом в комп по сериалу и поглядеть на стабильность результатов. А потом уже решать, надо ли бороться с помехами или ими можно пренебречь. На худой конец, усреднить десяток измерений. И поделиться тут результатами.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ggarry пишет:

Правильнее было бы сваять тестовый скетч с выводом в комп по сериалу и поглядеть на стабильность результатов.

это я уже давно проделал, в лабораторных тестах результаты стабильны и никаких помех нет. Однако реальная схема будет работать на 2х-киловаттном компрессоре в окружении мощного промышленного оборудования.  Испытывать в этих условиях поделку на проводочка и бредборде - не вариант.  К натурным испытаниям нужно идти с работающим прототипом. Вот я и решаю, где и какую ставить защиту от помех. Понятно, что практическое использование внесет попрравки - но хочется заранее учесть максимум нюансов.

wdrakula
wdrakula аватар
Offline
Зарегистрирован: 15.03.2016

Б707! Ну точно не помешает. Просто замедлит измерения. Если сильно беспокоишься, то зашутнтируй его резистором в 1-2Мом.

Хуже он не может сделать, просто снизит возможные частоты измерений, но они тебе безразличны.Если конденсатор большой, то последовательно поставь резистор в 1-2К. Датчик цепляй по "Святой Паре"  кат5, плюс с землей - одна пара и сигнал с земоей - другая.

У меня такой же датчик в подвале на насос водяной стоит. Схему все к нему придумываю... испытал, а дальше лень стало. Это "прокрастинация" назыввается. ;) Вроде и без автоматики все работает... а наворот ради наворота - мне уже не солидно....

Так вот по опыту - на даллас больше наводок, чем на него.

a5021
Offline
Зарегистрирован: 07.07.2013

Для оцифровки медленно меняющегося зашумленного сигнала проще всего использовать оверсемплинг -- большое количество АЦП-преобразований с последующим усреднением результата. Все помехи в этом случае равномерно размазываются по спектру и в изрядной степени компенсируют друг друга. Эффект присутствия антиалайзингового кондера на входе АЦП в этом случае так же нивелируется. Он и не мешает ничему, но и смысла его туда ставить тоже особого нет.

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

влезу и я со своими 5 копейками.

делаем буфер из n измерений, заполняем его, вычисляем среднее, выкидываем значения среднее отклонение которых на x% не вписываются, еще раз усредняем оставшиеся данные, и считаем это "истиной в последней инстанции".

 

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

xDriver пишет:

влезу и я со своими 5 копейками.

делаем буфер из n измерений, заполняем его, вычисляем среднее, выкидываем значения среднее отклонение которых на x% не вписываются, еще раз усредняем оставшиеся данные, и считаем это "истиной в последней инстанции".

 

Это прямой путь ограсти где-нибудь систематическую ошибку.

За примером далеко ходить не надо: если Вы будете обрабатывать таким образом милисекунды Ардуино, то при идеальном кварце получите, что в 1 мс не 1000 мкс, а 1024.

brokly
brokly аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.02.2014

xDriver пишет:

влезу и я со своими 5 копейками.

делаем буфер из n измерений, заполняем его, вычисляем среднее, выкидываем значения среднее отклонение которых на x% не вписываются, еще раз усредняем оставшиеся данные, и считаем это "истиной в последней инстанции".

 

Зачем все так сложно, не проще какой нибудь простой Калман фильтр,  оно само и на помеху настроится и памяти сожет меньше и мосх парить не придется, тем более о быстродействии речи не идет. Вот например http://www.arduinolibraries.info/libraries/kalman-filter-library , только с этой библиотекой поосторожнее, она отрицательные и нулевые показания не любит, за то простая как три копейки.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Отчитываюсь. Подключил датчик на витой паре длиной 4м, в кабеле использовал 2 пары - одна VCC + GND. в другой сигнал + GND. На входе в ардуину поставил керамику 0.1мкф между сигналом и землей.

Сегодня тестировал на компрессоре (проект - реле давления) - все работает устойчиво, наводки, если и есть - похоже не мешают.  Правда точно про отсутсвие наводок сказать не могу, так как экран OLED 0.96  категорически отказался что-либо показывать рядом с компрессором - и никакого диагностического вывода я увидеть не смог :) Но компрессор включается и выключается по давлению, так как и должен - значит датчик работает.

Гопнег
Гопнег аватар
Offline
Зарегистрирован: 24.11.2017

Еще вариант- П-фильтр из дросселя на частоту ниже 50 герц. Отфильтруется все, кроме постоянки и помех 50- герц, которых и так мало.

Чечако
Offline
Зарегистрирован: 15.06.2018

Подниму тему, поскольку опыт работы с такими датчиками у меня сейчас некоторый накопился. :) Конденсатор ставить смысл есть, не только из-за наводок, но и из-за того, что в насосных системах пульсации давления неизбежны. Программный фильтр безусловно помогает, но все паразитные пульсации отсеивать достаточно сложно, особенно если у нас небольшое количество сэмплов. А если оно большое - тратим много времени.  Конденсатор решает вопрос с "паразитными" пульсациями на ура. 

Скажем, если порыть даташиты на подобные датчики в сети (их мало, но есть, в основном по подключению к автомобильным мозгам), то в рекомендованной схеме конденсатор будет, обычно десятки нанофарад. 

По итогу, я использую как конденсатор, так и программный фильтр на небольшом количестве замеров.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

1. Конденсатор параллельно входу.

Остался открытым вопрос: Какое выходное сопротивление детчика?

Если сопротивление достаточно низкое - можно включить последовательно входу резистор, чтобы получился на входе RC- фильтр.

 

2. витая пара в экране от дачика:

- экран изолировать от корпуса!!!

- экране НЕ соединяется с Общим датчика на датчике !!!

- экран соединяется с Общим только в ОДНОЙ точке (на входе платы ардуино)

 

3. програмное скользящее среднее:

Vin_ср = Vin*(alpha) + Vin_ср (1-alpha)

, где Vin - напряжение с датчика

здесь параметр alpha подобрать.

Наверное подойдет в диапазоне 0,05...0,2

(зависит от частоты считывания сигнала и от нужной програмной реакции на изменение)

Вопрос: какое время цикла между измерениями?

Нужно посмотреть есть ли помеха от 50/100Гц?

 

Хорошо бы посмотреть осцилографом по входу (что там)?

nikolaki
nikolaki аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.02.2013

to b707

А не проще датчик поближе к ардуине и трубку к датчику на соответствующее давление?И проблемы с наводками будут сведены к минимуму.Конечно ,если есть такая возможность .

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

Чечако пишет:

 Конденсатор ставить смысл есть

Да. ИМХО, ответ на исходный вопрос должен выглядеть примерно так:

На вход АЦП ставится ФНЧ (конденсатор или RC, или LC), если нет серьёзного обоснования для отказа от него.

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Больше того, RC фильтр должен ставиться всегда. Частота среза должна быть равна половине частоты оцифровки или меньше, если верхние частоты не нужны. В этом случае результат будет "плавнее".

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

Два жирных плюса двум последним комментариям.

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

Тема конденсатора на входе АЦП очень непростая. Он и нужен и ненужен одновременно :)  Всё зависит от ряда факторов, как то тип входного сигнала, импенданс входного сигнала, скорость оцифровки. Кто хочет углубиться можно почитать статью Л.И. Демоны АЦП

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

Многие считают конденсатор панацеей от всех помех
забывая о выходном сопротивлении источника и входном сопротивлении нагрузки этого фильтра и необходимости выбора его полосы пропускания.
Ну а на входе АЦП стабильное напряжение во время измерения только приветствуется.
Обычно это делается с помощью схемы выборки-хранения (или кондёра как частный случай этого)

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

trembo пишет:
Многие считают конденсатор панацеей от всех помех
он далеко не панацея, но для отфильтровывания коротких помех очень полезен. Ибо ардуина с её АЦП последовательного приближения  сигнал не интегрирует (в отличие, например, от стрелочного вольтметра) и добросовестно случайную иголку оцифрует и выдаст за входное напряжение.

Цитата:
Обычно это делается с помощью схемы выборки-хранения (или кондёра как частный случай этого)
На самом деле это, как правило, не так.  УВХ - это другое, оно на кристалле в схеме АЦП, после мультиплексора, и хранит он считанное напряжение во время работы преобразователя. Вход при этом отключен и что там на нем творится, ардуину не интересует.

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

SLKH пишет:
  УВХ - это другое, оно на кристалле в схеме АЦП, после мультиплексора, и хранит он считанное напряжение во время работы преобразователя. Вход при этом отключен и что там на нем творится, ардуину не интересует.

есть много внешних УВХ, но к интегратору они не имеют отношение - там принцип другой.