Ecosyste.ms: Awesome

An open API service indexing awesome lists of open source software.

Awesome Lists | Featured Topics | Projects

https://github.com/octaprog7/mcp3421

Модуль MicroPython для управления MCP342X. 18-битный аналого-цифровой преобразователь с интерфейсом I2C и встроенным ИОН. 18-Bit Analog-to-Digital Converter with I2C Interface.
https://github.com/octaprog7/mcp3421

adc i2c micropython

Last synced: 1 day ago
JSON representation

Модуль MicroPython для управления MCP342X. 18-битный аналого-цифровой преобразователь с интерфейсом I2C и встроенным ИОН. 18-Bit Analog-to-Digital Converter with I2C Interface.

Awesome Lists containing this project

README 

        
Модуль MicroPython для управления MCP342X. 18-битный аналого-цифровой преобразователь с интерфейсом I2C и встроенным ИОН.

18-Bit Analog-to-Digital Converter with I2C Interface.



# Описание

MCP3421 — это одноканальный малошумящий высокоточный ΔΣ аналого-цифровой преобразователь с дифференциальными 

входами и разрешением до 18 бит в небольшом корпусе SOT-23-6. Встроенное прецизионное опорное напряжение 2,048 В 

обеспечивает дифференциальный входной диапазон ±2,048 В (Δ напряжения = 4,096 В). Устройство использует двухпроводный 

последовательный интерфейс, совместимый с I2C, и работает от одного источника питания от 2,7 В до 5,5 В.



# Применения

* Портативные приборы

* Весы и указатели уровня топлива

* Измерение температуры с помощью RTD, термистора и термопары.

* Мостовой датчик давления, деформации и силы.



# Питание

Напряжение питания 3.3, 5.0 В (от 2.7 В до 5.5 В)!



## Адрес датчика

Фиксирован, 0x68.



# Шина I2C

Просто подключите контакты (VCC, GND, SDA, SCL) платы с MCP3421 к соответствующим контактам Arduino, 

ESP или любой другой платы с прошивкой MicroPython! Подайте питание на плату.



# Загрузка ПО в плату

Загрузите прошивку micropython на плату NANO(ESP и т. д.), а затем файлы: main.py, mcp3421mod.py и папку sensor_pack_2 полностью!

Затем откройте main.py в своей IDE и запустите/выполните его.



# Режимы работы АЦП

## Ручной

На каждое измерение нужен вызов метода start_measurement(single_shot=True... .



## Автоматический

Вызовом метода start_measurement, датчик переводится в режим автоматического выполнения измерений. start_measurement(single_shot=False... .



# Модуль adcmod

Представляет собой основу для описания любого АЦП. Выражаясь языком программиста, класс ADC, является

классом, наследуя который, можно программно описать АЦП. В частности, MCP3421!



## Методы модуля 



### def __init__(self, init_props: adc_init_props, model: str = None):

Конструктор. Параметры:

* init_props - параметры, описывающие АЦП: опорное напряжение, предельное кол-во значащих бит в отсчете, 

  количество обычных (single ended) каналов, количество дифференциальных(differential) каналов, дифференциальный АЦП (bool).

* model - строковое наименование АЦП, по которому, функция возвратит init_props.  



### def get_general_props(self) -> adc_general_props:

Возвращает основные свойства АЦП:

* Опорное напряжение

* Текущее кол-во бит в отсчете

* Предельное кол-во бит в отсчете

* Текущий номер канала

* Кол-во обычных (single ended) каналов

* Кол-во дифференциальных (differential) каналов



### def get_general_raw_props(self) -> adc_general_raw_props:

Возвращает основные 'сырые' свойства АЦП, которые считываются из регистра, обычно конфигурации:

* Текущая "частота" взятия отсчетов

* Текущее усиление PGA (усилитель с программируемым усилением)

* Режим работы АЦП (одиночный или автоматический)



### def get_specific_props(self):

Возвращает уникальные для АЦП свойства, желательно в виде именованного кортежа. 

Для переопределения в классе-наследнике!



### def check_gain_raw(self, gain_raw: int) -> int:

Проверяет сырое усиление на правильность. В случае ошибки (значение вне допустимого диапазона) выброси исключение!

Возвращает значение gain_raw в случае успеха! Для переопределения в классе-наследнике!

Вызывается в методе start_measurement. 



### def check_data_rate_raw(self, data_rate_raw: int) -> int:

Проверяет сырое значение 'частоты' взятия отсчетов, data_rate, на правильность. В случае ошибки выброси исключение!

Возвращает data_rate_raw в случае успеха! Для переопределения в классе-наследнике.



### def get_lsb(self) -> float:

Возвращает цену младшего разряда в Вольтах в зависимости от текущих настроек АЦП.



### def get_conversion_cycle_time(self) -> int:

Возвращает время преобразования в [мкc/мс] аналогового значения в цифровое в зависимости от текущих настроек АЦП. 

Переопредели для каждого АЦП!



### def get_raw_value(self) -> int:

Возвращает 'сырое' значение отсчета АЦП. Переопределяется в классах - наследниках!



### def get_raw_value_ex(self, delta: int = 5) -> raw_value_ex:

Возвращает именованный кортеж: 'сырое' значение отсчета АЦП, нижний предел, верхний предел.

Переопределяется в классах - наследниках!



### def raw_value_to_real(self, raw_val: int) -> float:

Преобразует 'сырое' значение из регистра АЦП в значение в Вольтах.



### def gain_raw_to_real(self, raw_gain: int) -> float:

Преобразует 'сырое' значение усиления в 'настоящее'.



### def get_value(self, raw: bool = True) -> float:

Возвращает значение текущего канала в Вольтах, если raw в Ложь, в коде, если raw в Истина.



### def get_current_channel(self) -> adc_channel_info:

Возвращает информацию о текущем активном канале АЦП.



### def start_measurement(self, single_shot: bool, data_rate_raw: int, gain_raw: int, channel: int, differential_channel: bool)

Запуск однократного(single_shot в Истина) или многократного(single_shot в Ложь) измерения.

data_rate_raw - частота получения выборок АЦП, отсчетов в сек., RAW-параметр, смотри в datasheet битовое поле!

gain_raw - коэффициент усиления входного аналогового напряжения, RAW-параметр, смотри в datasheet битовое поле!

channel - номер аналогового входа. От 0 до self._channels/self._diff_channels - 1

differential_channel - если Истина, то канал с номером channel дифференциальный(!)

Внимание! Последней строкой этого метода всегда вызывайте метод raw_config_to_adc_properties для

записи значений в соответствующие поля класса!



### def raw_config_to_adc_properties(self, raw_config: int):

Возвращает текущие настройки датчика из числа, возвращенного get_raw_config(!), в поля(!) класса.

raw_config -> adc_properties



### def adc_properties_to_raw_config(self) -> int:

Преобразует свойства АЦП из полей класса в 'сырую' конфигурацию АЦП. adc_properties -> raw_config



### def get_raw_config(self) -> int:

Возвращает(считывает) текущие настройки датчика из регистров(конфигурации) в виде числа.



### def set_raw_config(self, value: int):

Записывает настройки (value) во внутреннюю память/регистр датчика.



# MCP3421

## Параметры АЦП в методах

### def start_measurement(self, single_shot: bool, data_rate_raw: int, gain_raw: int, channel: int, differential_channel: bool): 



Параметр channel это номер канала. Их количество зависит от используемого АЦП семейства MCP342X.

Параметр differential_channel установите в Истина, поскольку АЦП одноканальный с дифференциальным входом.

Параметр data_rate_raw и gain_raw 0..3.



### Зависимость gain от raw_gain, (коэффициента усиления от 'сырого' усиления)  



| raw gain | gain |

|----------|------|

| 0        | 1    |	

| 1        | 2    |

| 2        | 4	   |   

| 3        | 8	   |



### Зависимость частоты и времени преобразования от raw_sample_rate ('сырой' частоты преобразования)

| raw sample rate | частота преобразования [Гц] | Время преобразования, мкс | Бит в отсчете |

|-----------------|-----------------------------|---------------------------|---------------|

| 0               | 240                         | 4166                      | 12            |

| 1               | 60                          | 16666                     | 14            |

| 2               | 15	                         | 66666                     | 16            |

| 3               | 3.75                        | 266666                    | 18            |



# Предупреждение

Никогда не подавайте на входы АЦП напряжение больше + U_пит. и меньше 0 Вольт!



Отличительная особенность АЦП с дифференциальным входом в том, что результат преобразования всегда будет знаковым! 

Когда на IN+ потенциал больше чем на IN-, результат будет положительный, иначе отрицательный. 

То есть если у нас 18-битный АЦП с дифференциальным входом, результат преобразования будет находиться в пределах от -131071 до +131071. 

Эти 131072 отсчета соответствуют опорному напряжению (2048 мВ), а дальше все, как у обычного single-ended АЦП.



## Преимущества дифференциального АЦП перед single-ended:

* устраняет любой синфазный шум

* позволяет измерять малые напряжения при больших смещениях



# Внимание

Класс Mcp342X, кроме mcp3421, может работать с mcp3422, mcp3422. Я проверял работу только с mcp3421!  



# Плата с MCP3421

![alt text](https://github.com/octaprog7/mcp3421/blob/master/pics/3421_brd.jpg)

# Плата MCP3421 c припаянным делителем напряжения

![alt text](https://github.com/octaprog7/mcp3421/blob/master/pics/3421_del.jpg)

# Среда разработки (IDE)

## IDE

![alt text](https://github.com/octaprog7/mcp3421/blob/master/pics/3421_ide.png)