弄了个STM32的ADC程序，感觉精度还挺好，这个可以用来做万用表不？

scu319hy

这两天测试了一下STM32F030F4的ADC，感觉精度还可以。
它的ADC只有12位，我做了非常简单的超采样，滤波和校准。大概能达到16位精度的样子。
没做其它任何特殊的处理，就一个裸板+飞线，干扰还是有点大。但就这样读数还是可以精确到小数点后4位。
基本上和我的万用表大差不差的。以万用表为基准来看，误差小于2mV, 约0.05%

测试视频点下面的链接：
http://player.youku.com/embed/XNDI2MDM2NzI0OA==

但有一个问题，当电压降到0.125V时，读数出现了跳变，大概在0.1v~0.125v之间，读数整整少了0.1v。也不知道是什么毛病。

不知道用这个做个万用表怎么样？才1块多的芯片，还是物有所值的。

washu

peiguoqing 发表于 2019-7-7 20:59
请问：ADS1232接成万用表，怎么连接呢？我实际说的就是这个意思。
需要测量正负双向电压的。 ...

ICL7106 的 V- 接到哪里呢，接到电池的负极。可是如果有一个待测电路它的 GND 也接到电池负极，你还能测这个电路的负电压（比电池负极电压更低）么？ 燃鹅，平常你用的万用表，电池在表内部，你的待测电路不可能接到电池上，也就是说待测电路和万用表的电池（电源）是无关的。

这种情况叫做“浮置”。

当你把表笔搭上待测电路后，待测电路和万用表的黑表笔建立一个“参考”，这个参考的位置，以 ICL7106 为例，是一个比正电源（电池正极）低 2.8V 的位置，它由 ICL7106 内部的电路产生，并输出到 COMMON 引脚，然后（作为电压表和电流表时）接到（Vin Lo 和）黑表笔上。所以，输入万用表的电压，是以这一点为参考的，因此低于它的电压可以被合法输入，因为它比正电源低 2.8V，但对 9V 电池来说，它还是比负电源高很多。


那么如果是 ADS1232 呢？很简单哪，你把它的 VCC 看作是 7106 的正电源，把它的 GND 看作是 7106 的负电源就可以啦 不过 1232 并未给出一个内部驱动的 COMMON，那么怎么办？自己产生呗，最简单的就是用一对等值电阻从电源或基准分压，得到 COMMON，然后把 Vin Lo 接到这里，那么 Vin Hi 就可以以它为 0V，输入正负电压了。

如图，这是我在“简易 6.5DMM”帖子里做的荔枝，ADS1232 的 IN LO 接到 5V 基准电压由一对等值电阻分压得到的 2.5V 上，因此可以输入正负 2.5V 电压




输入正 1V


交换红黑表笔


测量电阻

z1980823

既然你问了就明确的告诉你"不行",因为你说的东西只能满足一个电压表,那么还有电流电阻电容这些东西呢,万用表并不是你想的那么简单,真想玩玩就先做一个单纯的电压表试试手.

t3486784401

我看了视频，在 0.125V 附近那个要么是板子线没接触好，要么是你程序里有隐藏的 BUG，
不然这个绝对不应该是硬件的毛病，建议在附近多测测看。

ADC 本来就是很准的，跳 1LSB 的话也就几个 mv 的差距，更何况有超采样，
基本上噪声都用来提升分辨率了。

peiguoqing

很不错，不过，这个是分正负极的，接反了就不灵了。
另，很想知道LZ实现超采样的原理，可否简单说明一下呢？

iffi123

12位, 4096级,如果基准电压没问题, 理想的话相当于3999的表, 4位半达不到

scu319hy

t3486784401 发表于 2019-7-6 03:02
我看了视频，在 0.125V 附近那个要么是板子线没接触好，要么是你程序里有隐藏的 BUG，
不然这个绝对不应该 ...

关于显示跳动的问题，确实是个BUG，我的浮点数转换逻辑有点问题。
没做超采样之前，数据跳动很大的，也许是我的测试方法不对吧。
反正我用内部14MHz的时钟做ADC，跳动非常大，改用外部晶振就要好很多。
而且STM32的ADC精度达不到1LSB这么高，按手册上说的，各类误差可以达到+/-4LSB。不知道它不同类型的错误会不会累加，如果要累加，那误差更大。

scu319hy

z1980823 发表于 2019-7-6 06:14
既然你问了就明确的告诉你"不行",因为你说的东西只能满足一个电压表,那么还有电流电阻电容这些东西呢,万用 ...

嗯，直接用它当万用表当然不行，我是说“做”一个万用表...

scu319hy

peiguoqing 发表于 2019-7-6 06:20
很不错，不过，这个是分正负极的，接反了就不灵了。
另，很想知道LZ实现超采样的原理，可否简单说明一下呢 ...

是分正负极。但我是这么想的，它有一堆ADC通道，一路采集正值，一路采集负值的，由程序自动切换显示。电压、电流分别用不同的通道，还能同时计算功率

超采样其实很简单，无非就是多取一些采样点，根据多个采样点的值计算出一个“准确值”。我现在做的是90倍超采样加中值/均值过滤，理论上可以提升90倍的精度，实际上估计有20倍的精度提升。不过超采样也不是万能的，基本上很难再提升了。200倍超采样出来的数据不会变得更好。

scu319hy

iffi123 发表于 2019-7-6 08:05
12位, 4096级,如果基准电压没问题, 理想的话相当于3999的表, 4位半达不到

1块多的MCU哪有什么基准，只有一个内部参考电压可以用，连外部参考电压的引脚都没有。不过这个型号挺好，有工厂校准数据，用校准数据计算出来的参考电压还不错。

4位半的表，只是表的显示范围，与精度无关。比显示范围，那它肯定比不过我自己写的程序。我专门去查了我的表的说明书，电压精度是0.05%，2v量程也就是+/-1mV的样子。感觉和我程序的精度差不多啊。

iffi123

你校准了量程高端,但低端的误差大很多 低端离3位半还差点

12位adc,是做不到4位半的精度,不管你怎么滤波, 所以小数点后第4位是没用的

万用表的精度在整个量程都能保证的,不是某些点

peiguoqing

scu319hy 发表于 2019-7-7 00:52
是分正负极。但我是这么想的，它有一堆ADC通道，一路采集正值，一路采集负值的，由程序自动切换显示。电 ...

建议LZ搞搞电子台秤的adc，有24位精度，就是需要桥式输入，不知怎么改成常规万用表模式。

bis

stm8做的两用表，电压电流采集USB充电器电压电流卖的挺开的，楼主不知道而已。至于为什么一只没进入万用表领域？自己琢磨吧，琢磨不清爽就做一个卖一卖看看有没人要。

scu319hy

iffi123 发表于 2019-7-7 05:55
你校准了量程高端,但低端的误差大很多 低端离3位半还差点

12位adc,是做不到4位半的精度,不管你怎么滤 ...

视频里的测量结果只是对参考电压做了校准，所以高端准一点，低端差一些。
后来我又加了三次线性修正，现在基本上可以做到高低端一致的0.5mV左右的误差了。不过我手上也没有高标准的基准，就一台万用表，也校准不到多精确，而且我只是随便玩一下这个芯片，这个芯片存储也不够用，所以更高级的优化也懒得做了。虽然12位再优化也不可能变成24位，但提升成15~16位还是有可能的。对比我手上另外两台三位半的表，这个ADC程序的结果要准确得多。那两台表与我这台4位半的表误差有20mV以上。

scu319hy

bis 发表于 2019-7-7 13:22
stm8做的两用表，电压电流采集USB充电器电压电流卖的挺开的，楼主不知道而已。至于为什么一只没进入万用表 ...

我不清楚为什么大家不用stm32来做万用表，也许是因为开发成本比较高吧，毕竟低端表的现成方案一大把。而且，做台20块的4位半表，怕是大家也不敢相信啊。有的时候人就是这么怪。我不是做电子产品，如果哪天我真有能力做台万用表了，估计也也不会选我现在用的芯片(stm32f030f4p6), 前几天看了一下stm32f373，带有16位的adc，还有12位5Msps的高速adc，还带可编程放大器，比030适合做万用表，改天弄来玩一下

量子隧道

iffi123 发表于 2019-7-6 08:05
12位, 4096级,如果基准电压没问题, 理想的话相当于3999的表, 4位半达不到

有一种方法叫做：
“over sampling and averaging”或“over sampling and decimation”。
大概意思就是：
1，给被测信号加一个与被测信号无关，略等于ADC LSB的噪音。白噪音就很好。
2，多次取样并平均。
可以突破ADC分辨率。代价是等效采样率的下降。对于用高速ADC采样慢信号的场合，很有用。
大概可以用N次过取样，将精度提高 根号N 倍。
我曾经用这种技术，用10bit ADC，4096倍过取样，达到了16bit的有效分辨率。
https://www.silabs.com/documents ... ion-notes/an118.pdf
当然，决定ADC精度的不止分辨率这一个参数。还有其它参数，比如积分非线性，这个是没法用过取样来补偿的。只能用校准等手段去除。