[高精度数据采集][AD7799][电子称称重]

AD7799称重系统  

   从AD7799的方案定型，到PCB样板的打样就只有几天的时间，可以说很顺利。简单的说一下模拟部分的电路：传感器信号经简单的一阶RC低通滤波直接接到AD7799的AIN1+、AIN1-；AD7799的DOUT、SCLK、DIN、CS经ADuM1401跟单片机相连，单片机本身带有SPI口，但本人觉得设置SPI积存器比较麻烦，就采用模拟SPI跟AD7799进行通讯；系统采用2个电源模块分别对模拟电路和数字电路进行供电，粗略的算了一下模拟电路部分的功耗，采用LM2931对模拟部分供电，经精密电阻分压得到理论值2.5V做AD7799的参考电压，但是实际的参考电压只有2.46V,不知道是否是电阻精度不够还是LM2931的功率不够造成的。没什么特别的，电路方面太简单了。只是布板，布线的的时候特别的注意了模拟电路数字电路的区分，屏蔽，地线都做了相应的处理，很没有工具，不能拍照给大家分享一下。  

   把我采集到数据晒出来给大家看一下：  

电压：0099399电压：5436999电压：4218166电压：3037177电压：3406400电压：4342766电压：1431744  

电压：1423166电压：1414433电压：1405799电压：1397144电压：1440344电压：1438177电压：1436099  

电压：1451166电压：1451166电压：1451155电压：1451144电压：1451111电压：1451177电压：1451122  

电压：1451177电压：1451111电压：1451155电压：1451111电压：1451088电压：1451088电压：1451088  

电压：1451088电压：1451088电压：1451088电压：1451088电压：1451088电压：1451088电压：1451077  

电压：1451077电压：1451077电压：1451077电压：1451066电压：1451055电压：1451044  

数据是通过串口显示出来的，AD7799必须经过一段时间才能稳定下来，所以采集到的前几次数据不是真实的结果，必须过滤掉，当然，得到的这些数据也是经过算法处理的。稳定之后会发现，只有后两位是变化的，原因很多，噪声干扰是必然存在的，不可能没有，只可能把它抑制在一个很小的范围内。经转化为重量后发现，600g的量程可以显示到0.003g,最后的那位有点波动，但不会超过10。这个结果比我想象中的要好的多，但还是有很多问题需要解决。  

发表此贴，是为了结识有经验的人，大家讨论一下，怎样才能把精度再提高一些，精益求精。

问题1：

    模拟电源的不稳定。

现象：

5V的模拟电源我们经测得，实际只有4.90V，一方面给AD7799上电，另一方面做传感器的激励电源，激励电源的不稳定，那么AD的输入就会不稳定；模拟电源经精密电阻分压得到的AD7799参考电压是2.46V，参考电压的不稳定，直接影响到AD的采样输出结果。

问题来源：

模拟电源的不稳定，对这种数据采集的精度到底会影响多大呢，不得而知，我没有办法验证。

问题的解决构想：

在最初设计电路的时候，并没有在稳压块的精度、温漂、有效值噪声方面有太大的在意。在看了很多方面的资料之后才意识到其重要性。AD7799决定采用ADI的参考源：ADR03 2.5V 精度+/-0.1%，3ppm/℃，1.03美元；

            或ADR381 2.5V 精度0.24%，3ppm/℃, 0.76美元；

5V稳压IC：ADP3330ARTZ-5，CNR = 10 nF时，输出噪声为47uV;

                          CNR = 0 nF时，输出噪声为95uV.   0.62美元。

           或LT1763  输出噪声20uV.          就是有点贵。

请ADI的专家看一下，我选择这几款是否合适。大家也可以推荐几款比较经典的IC，但是噪声一定要低，RMB10元左右都可以。

问题2：

      AD采样速率太低

现象：

      AD7799的采样速率可以通过写模式寄存器进行设置，但是其精度是靠牺牲速度来完成的，就是说高精度必须在低转换速率下完成。这样在对数据结果的算法处理上就没有太多的选择了，不能选择那种很浪费时间的的算法。

寻找解决问题的方法：

      调试中，确实证明了，当AD7799采样速率在4.17HZ时精度是最好的。而在这种速率下就要选择合适的算法，我只用了简单的几种算法，要保证有足够大的数据更新速率。在算法处理方面呢，我的经验很少，希望大家能多给点意见。

问题3：

     干扰的屏蔽或处理

现象：

     在称重过程中，轻轻的震动都会对系统造成干扰，很明显的，在无输入的情况下，敲动桌子，显示数据会在0.3g左右跳动；同样手机信号对称重系统的干扰是十分严重的；

问题的解决：

     震动的影响，可以通过最简单的加权法来弥补，如下：

uint32 idata

oldresult00,oldresult01,oldresult02,oldresult03,oldresult04,oldresult05,newAdcResult;

       oldresult00=oldresult01;

       oldresult01=oldresult02;

       oldresult02=oldresult03;

       oldresult03=oldresult04;

       oldresult04=oldresult05;

       oldresult05=newAdcResult;

       newAdcResult = adccon();//取ADC转换电压结果   

return(7*oldresult00+6*oldresult01+5*oldresult02+4*oldresult03+3*oldresult04+2*oldresult05+1* newAdcResult)/28;

可以自己选择系数，但是最新数据的系数越小，其对于跳动的抑制能力越强，但这样也会影响到系统结果的稳定时间，具体的需要在调试中实践。

手机信号的干扰，主要可以通过加屏蔽罩进行屏蔽。但还是无法做到十分有效，还是需要大家集思广益。

写这篇文章，也是确实在开发中遇到的问题了，想在这里跟大家讨论一下，怎样来解决。关于AD7799，个人感觉在程序上很简单。

AD7799在使用中，我简单的翻译了一下，有十几页，有需要中文资料的，在这里留下邮箱地址，有空的时候发给大家。

板子还在更新中，遇到新问题，我会继续在这里更新。希望大家能在这里充分的讨论一下，来提高精度。

零点漂移比较严重。

传感器是采用电阻应变片式的，当放一个接近满量程的重量上去之后，它的重量会慢慢增加，在拿掉被测物体后，不会立刻恢复到零点，要经过很长的时间才能恢复到零点。

那么这个零点漂移是由什么来引起的呢，是应变片发生形变不能正常恢复？还是受温度带来的零漂，或是其他的？