版本协议

BSD

标签

#第五届立创电子设计大赛#数字式双路mv信号放大器

创建时间:1年前

项目主题:自由主题

视频

  • 第五届立创电子设计大赛:双路数字mv信号放大器-介绍.mp4

  • 第五届立创电子设计大赛:双路数字mv信号放大器-项目介绍.mp4

  • 第五届立创电子设计大赛:双路数字mv信号放大器-功能演示.mp4

  • 第五届立创电子设计大赛:双路数字mv信号放大器-总结.mp4

描述

<p>注:*为必填项。</p> <p>【请在报名阶段填写 】 1、自我团队介绍 两个好朋友业余时间合作完成,都是工程师,热爱嵌入式,都是嘉立创的粉丝 2、简要介绍项目 一款能够双路采集mV信号的放大器支持-10-10V信号输出,支持4-20mA输出,支持422协议,具有非线性矫正功能,并支持多种滤波模式。 【请在竞赛阶段填写 】 1、描述项目详情 常规的mv信号采集器、运算放大器都是由模拟电路搭建的,其调试零点和满量程均采用滑动变阻器,而这种方法调试对工业现场维护是非常繁琐与复杂的。 且不利于资源采集与信息整合。针对此问题,本方案设计了一款基于GD32F103C8T6所开发的数字型mV信号放大器。 能够双路采集mV信号的放大器支持-10-10V信号输出,支持4-20mA输出,支持422协议,具有非线性矫正功能,支持多种滤波模式。 (1)随着时间的增长和温度的变化,传感器会产生温漂和时间飘移,而若此时派人工进行修整,会影响效率,而且有些产品上的放大电路不易拆卸或放置位置不当,会增加劳动量和风险。 (2)同时采用滑动变阻器的放大电路本体抗震性能差,容易受震动影响其滑动变阻器位置。 (3)产品本身的通用性差,因为硬件模拟电路的放大倍数是固定的,所以电路通用性差,互换性差。 (4)不具备远距离通信功能,出现问题查到故障慢。 (5) 滤波方式单一:只能通过阻容滤波。 针对上述问题需要设计一款数字型信号放大器其特点为: (1) 具备软件调参功能,能够根据不同传感器的输入mV信号范围进行软件参数调整。 (2) 具备非线性校正功能 (3) 能够具备多种滤波模式 (4) 具备远距离通信功能 2、描述项目所面临的挑战及所解决的问题 2.1 电源问题 对于Sensor本体通常采用桥路信号供电,模拟电路使用12V或者9V供电,前期我们也走入这样的盲区,但是这样TM7705并没有采集mv信号,或者采集错误的mV信号。 根据查阅相关datasheet:发现均采用5V对Sensor本体供电。后经过仔细分析,若采用12V或者9V供电,其桥路电压整好为其一半,这样即使是差压信号,桥路信号, 对地信号为本体供电的一半。从而高于TM7705对输入信号的要求,故桥路电压供电不得高于5V,基于此,本文电压采用5V供电,同时为了避免开关电源所产生的电源纹波。 全部采用线性电源供电,以保证电源供电稳定性。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/ToG2H0Ueti8q8zSh9gVb5Wvx85S5Yp9C4S0pawJ7.jpeg" alt="22_电源.jpg" /> 2.2 TM7705采集信号发生的问题,TM7705采集双路信号时,出现信号错乱,针对此,仔细阅读datasheet并进行试验,发现再读取过程中,读两遍此问题可解决。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/5sSjMSx7e2vYLApBfngAtn9QoWCwWPHsvxkr4JwO.jpeg" alt="读两遍01.jpg" /></p> <p>< br> 3、描述项目硬件、软件部分涉及到的关键点 3.1 0-5V到4-20mA 此放大电路需要同时支持电流电压模式,故设计下述电路。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/47TTUa7TFBMS8zyNMJU5nSjiziCywXFIqxtoFzmv.jpeg" alt="电压电流转换图.jpg" /> 图中OUT_A为电压输入端,我们设置为Vin,节点b为电流输出端,R38是模拟负载 根据“虚短”的概念由下一条反馈支路得到Vb = 2 <em>V3-Vin (1) 由上一条反馈支路得到Va = 2*V2根据“虚短”可知V2 = V3\,所以Va = 2\</em>V3(2) 列出b点的节点电流方程:IL = Vb/RL= [Va-Vb]/R36+[V3-Vb]/R34将(1),(2)代入: 得到:IL = Vin/R36+(Vin-V3)/R34因为R34>>R36, 最后的到负载电流表达式:IL = Vin/R36 3.2 非线性修正 通过串口通信设计一种方法,在零点和满量程的时间分别采集mV信号,并设计校正参数,可采用一次函数,二次函数进行校正。上位机软件采用C#开发。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/U7V6OhmtValZwfN9nFuIOzuq9fxdwzjWAqH9AXUZ.jpeg" alt="1_基于C#开发得上位机.jpg" /> 3.3采集信号滤波 对采集信号进行了多种方法滤波 (1)中位值滤波法 (2)算数平均滤波法 (3)递推平均滤波法(又称滑膜滤波法) (4)一阶滞后滤波法 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/855JQj7Pg4Ghtsdi8dsWkZqD7f15o5XkICylijHu.jpeg" alt="滤波.jpg" /></p> <p>4、项目材料清单展示 一款mV信号发生器,一块电压表。 核心部件如下表所示,更详细的可见附件。</p> <table><thead><tr><th>ID</th> <th>Name</th> <th>Manufacturer Part</th> <th>Manufacturer</th> <th>Supplier</th> <th>Supplier Part</th> </tr></thead><tbody><tr><td>1</td> <td>TM7705</td> <td>TM7705</td> <td>TM</td> <td>LCSC</td> <td>C112376</td> </tr><tr><td>2</td> <td>LM285DR-2-5</td> <td>LM285DR-2-5</td> <td>TI</td> <td>LCSC</td> <td>C48345</td> </tr><tr><td>3</td> <td>CH340G</td> <td>CH340G</td> <td>WCH</td> <td>LCSC</td> <td>C14267</td> </tr><tr><td>4</td> <td>GD32F103C8T6</td> <td>GD32F103C8T6</td> <td>GigaDevice</td> <td>LCSC</td> <td>C77994</td> </tr><tr><td>5</td> <td>MC7805BDTRKG</td> <td>MC7805BDTRKG</td> <td>ON</td> <td>LCSC</td> <td>C110908</td> </tr><tr><td>6</td> <td>MC7812BDTRKG</td> <td>MC7812BDTRKG</td> <td>ON Semicon</td> <td>LCSC</td> <td>C126398</td> </tr><tr><td>7</td> <td>A0515S-1WR3</td> <td>A0515S-1WR2</td> <td>MORNSUN</td> <td>LCSC</td> <td>C51511</td> </tr><tr><td>8</td> <td>DAC8562SDGSR</td> <td>DAC8562SDGSR</td> <td>TI</td> <td>LCSC</td> <td>C127965</td> </tr><tr><td>9</td> <td>1K</td> <td>0603</td> <td>FH(风华)</td> <td>LCSC</td> <td>< span class="colour" style="color: rgb(68, 68, 68);">C115325< /span></td> </tr></tbody></table><p>5、项目图片上传    5.1、PCB上印制大赛logo图片,若无视为放弃参赛 采用GD32开发,型号 GD32F103C8T6 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/ltgMGp1WpDXE0IEo1mQRJOGKS8uhIr39BbF2jCNQ.jpeg" alt="正面.jpg" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Xi4Zk5KLF5XEeOODN6lz3aUOy7F1ewOr3ntXt5Md.jpeg" alt="背面.jpg" /> 使用嘉立创/立创商城SMT打样焊接 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/mdds3fK16o1ZuhClq0bbM0l2tVAZtnUnU30sSOgT.jpeg" alt="立创贴片.jpg" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/75n92tnFrKQ3NFoUhtGq7yhpmkrb8kHPeUHvp2K5.jpeg" alt="PCB正面01.jpg" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/c0vz8JdpQrCa4zcEoa8cBVzSC2AIW80AlmheMe7y.jpeg" alt="PCB背面01.jpg" />  5.2、项目其它图片< span lang="EN-US">< /span> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/qr46Cb8ZPTVZex6GLLn3ZFtxmGiIzJwHxI8pyivm.jpeg" alt="演示图.jpg" /> 6、演示您的项目并录制成视频上传< span lang="EN-US">< /span>   6.1、视频上传大赛官网         已经完成上传   6.2、B站视频标题和链接 第五届立创电子设计大赛:双路数字mv信号放大器-介绍 <a href="https://www.bilibili.com/video/BV1vh411Z7NN" target="_blank" rel="noreferrer noopener">https://www.bilibili.com/video/BV1vh411Z7NN</a> 第五届立创电子设计大赛:双路数字mv信号放大器-项目介绍 <a href="https://www.bilibili.com/video/BV1mZ4y1T7Ws" target="_blank" rel="noreferrer noopener">https://www.bilibili.com/video/BV1mZ4y1T7Ws</a> 第五届立创电子设计大赛作品-双路mv信号数字型放大器(重点) <a href="https://www.bilibili.com/video/BV1Wt4y1D7BP" target="_blank" rel="noreferrer noopener">https://www.bilibili.com/video/BV1Wt4y1D7BP</a> 第五届立创电子设计大赛:双路数字mv信号放大器-总结 <a href="https://www.bilibili.com/video/BV1fh411R7Fr" target="_blank" rel="noreferrer noopener">https://www.bilibili.com/video/BV1fh411R7Fr</a>< br> < br></p>

文档

BOM

暂无

附件

附件名 下载
双路放大电路_2020-07-29_18-38-34.json
原理图.zip
PCB20200723.zip
上位机串口调试源码.zip
GD32下位机源码.zip
BOM表.zip

评论(5)

成功
工程所有者当前已关闭评论
LCDS 回复

距提交截止仅剩58天,立即完善项目有机会赢3万元现金大奖、知名创投机构投资意向、名企名校资深评委指导、优秀项目全方位包装宣传机会;更多大赛详情见:https://diy.szlcsc.com/posts/34f1707c52034835810b0b5719b583bb

LCDS 回复

这个项目设计上很棒,从应用的角度我提几点建议哈。1,关于输出上,建议分开做,不要集成到一个板子上。比如48输出一个型号,电流环输出一个型号,电压输出一个型号。分开维护,分开设计。2,小信号放大电路选用的芯片可以再物色一下,多几个备选方案,可以区别出不同型号的不同档次。

Stupid_Gao 回复

@LCDS 您给的建议非常棒
针对问题1:会在以后的型号上,将电压电流分开设计,否则确实不妥。
针对问题2:AD7705/TM7705确实比较老,已经在调试HX711/CS1237这两种版本,频率响应高,价格更低廉。
感谢您的建议与指正!

LCDS 回复

“GD32杯”第五届立创电子设计大赛【网络人气TOP榜单】更新中,入榜TOP10将获得1000-5000元奖励,详见:https://diy.szlcsc.com/posts/77584d2f66a34eed97ebf5ae488004fb

LCDS 回复

恭喜您的项目在第五届立创电子设计大赛中获得人气奖!

goToTop
svg-battery svg-battery-wifi svg-books svg-more svg-paste svg-pencil svg-plant svg-ruler svg-share svg-user svg-logo-cn svg-double-arrow