合作设计基于mcu的数字式电容ESR表

icespirit

给楼主提个建议，楼主可以参考一下这个老外的ESR也是单片机的，我推荐的主要理由是它是使用红色、黄色、绿色LED显示的，并不是使用数码管或者液晶屏幕显示，其优点是使用者能够很方便的测量观察值是否符合标准内，因为是根据颜色区分，非常容易，免去了使用指针ESR测量后还要记数字，然后查看表格，判断是否符合规格，简言之就是一目了然，清晰准确，一般人默认的逻辑是绿色代表完好，黄色次之，红色是差的，有了这样的显示，我觉得使用上是更加方便的，完全不用查看表格，只用制作好后进行颜色的标定，完成后就能根据颜色来判断好坏，这难道不是更好的选择么

abbey_tom

icespirit 发表于 2023-5-15 12:09
给楼主提个建议，楼主可以参考一下这个老外的ESR也是单片机的，我推荐的主要理由是它是使用红色、黄色、绿 ...

你这个是因为没有显示器，
如果有显示器，
直接在显示器上显示数值，
单片机查表给出好坏的建议（比如健康度百分比）是不是也可以呢
况且用这么多的LED也是成本和占用结构面积哦。

abbey_tom

这里也报告一下软件方面的准备工作吧：
利用新购的国产AIR32芯片，
试验了DAC和ADC的能力，
以及小鬼头老师前述的对软件方面的初步需求，
基本确定了程序框架流程。

abbey_tom

对于DAC，
前一阵子和网友“天天爱玛丽”基本摸清了AIR32的最大采样率：
AIR32的DMA（DAC）至少需要10个主频周期
在提升APB1时钟到主频时，至少需要8个周期。
（为兼顾功耗和性能，
可以做到APB1时钟主频的动态变化）

也就是说，主频采用72MHz时，
最高可达到7.2MHz(或9MHz)输出触发频率，
对于本次需求的最高频率100kHz正弦波激励信号，
最高能够输出每周期72点（或90点）的模拟信号。
保守稳妥一些，采样点减半的话，
最高输出每周期36点（或45点）的100kHz正弦波信号。
峰峰值幅度可调，最高可达3V左右。


AIR32理论最高主频可达216MHz,
也就是说最大性能可达到上述指标的3倍，
但主频提高3倍，功耗将大大增加，
所以本案暂按72MHz考虑，
但可以做到APB1时钟主频的动态变化
一定程序上兼顾功耗和性能。

abbey_tom

关于ADC，
试验了16bit过采样及一阶RC数字滤波，
最好情况可以达到FS约0.02%以内的效果，
综合来看，短期稳定度可以达到优于0.1%（FS3V左右），
测量速度大于800次/秒(暂定，256样本/次)，
应该可以达到ESR的测量需求。

abbey_tom

icespirit 发表于 2023-5-15 12:09
给楼主提个建议，楼主可以参考一下这个老外的ESR也是单片机的，我推荐的主要理由是它是使用红色、黄色、绿 ...

刚开始看错了，
以为面板上那些都是LED，
对照内部电路，
才知道只有一排，
这个本质上还是查表，
LED对应测量值就是一个粗略的Ω
0.1Ω到30Ω
最高分辨率只有0.1Ω

icespirit

abbey_tom 发表于 2023-5-15 20:11
刚开始看错了，
以为面板上那些都是LED，
对照内部电路，

个人感觉总比记数字好，而且也没必要高精度 0.1欧姆不是很合适么，关键的问题是方便使用者，比起那些液晶屏，虽然看起来高级很多参数，但是实际使用中又有哪几项能真正用到呢，实用主义至上

abbey_tom

icespirit 发表于 2023-5-15 21:14
个人感觉总比记数字好，而且也没必要高精度 0.1欧姆不是很合适么，关键的问题是方便使用者，比起那些液晶 ...

不用显示很多参数，
显示好、坏应该也很清晰吧。

abbey_tom

xjw01 发表于 2023-4-30 22:18
ESR表一般都是做成两线的，4线的不方便。
如果只是偶而测电池内阻，用50Hz测量，也很方便。
测18650 ...

论坛抽风，
看不到这个回复。

老郑小烧

abbey_tom 发表于 2023-5-16 09:29
论坛抽风，
看不到这个回复。

我也看不到，还有几个帖子也是这样 。

xjw01

abbey_tom

xjw01 发表于 2023-5-16 16:29

好的。有时间可以做一下这个试验。
目前我现板上的串口没有引出，
做统计的话还得等新的PCB板连接上位机。
AIR32有DAC，
倒是不需要SPWM输出+滤波，
直接输出就可以。
看您的这个结果，
只有一个字的漂移，
是不是就在噪声波动的范围了？

另外，找了一下官方的有关指标，
没有ADC的非线性资料，
找到DAC的非线性指标，
最大有正负4个字，
这样的话，
我上面说的利用DAC输出比对的测量方法，
是不是也没有什么意义了。

其实我觉得您的这个测试也是如此，
没有精确标定的源，
用SPWM+滤波，或者用DAC作源，
测试的非线性结果不知道是源的还是ADC的

abbey_tom

xjw01 发表于 2023-5-16 16:29

找到STM32的ADC官方资料

xjw01

abbey_tom 发表于 2023-5-16 17:11
好的。有时间可以做一下这个试验。
目前我现板上的串口没有引出，
做统计的话还得等新的PCB板连接上 ...

用PWM比对非线性误差是最方便的。
PWM可以做到高线性。PWM本身的非线性误差，是端口在高电平时与低电平时的内阻不相同引起的。
S—T—C—32的高低电平内阻分别是31.6欧和40.2欧，相差8.6欧
当RC滤波器的R取10k时，PWM输出的二次项系数是c=8.6/10k=0.00086，具体推导就不写了，比较麻烦。
它是一个抛物线，c*x*x，其中x=占空比=0.5，取值范围(-0.5，0.5)
如果两个端点校准了（零点校准和满度校准），那么中间将突出c*0.5*0.5=0.00021
12bit的PWM对应4096字，那么中间将多了0.00021*4096=1字
用抛物线 y=c*占空比*(1-占空比)*4096 补偿后，PWM输同就是高线性的，非线必在差将小于10ppm，可以用来比对ADC的线性度。
AIR的DAC指标为+-4LSB，线性度不够，无法用于比对ADC的线性度。

xjw01

abbey_tom 发表于 2023-5-16 17:30
找到STM32的ADC官方资料

我以前测试过S—T—M32—c8t6 的ADC，多处丢码8LSB，只相当于9bit的ADC，所以手册上的指标，不一定与实际相同。
本次S—T—C32的测试结果，与手册上的相符