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センサーの入力切り替え

PICに関する質問です。 いくつかあるセンサーを切り替えて、PIC16F88で“多チャンネル”A/D変換を行いたい と考えています。(ひとまず8CHあれば安心です) タイトルのように、 センサー → マルチプレクサ(センサーを1つ選択) → ボルテージフォロア → PICでA/D変換    ⇒⇒⇒一定時間ごとに次のセンサーへ切り替える という流れでセンサーの信号を扱いたいのですが、マルチプレクサ用の74HC153などは アナログ信号が扱えないようです。センサーはアナログ信号ですので、どのようにして 切り替えを行えばいいものでしょうか? よろしくお願いします。 なお、PICのA/D変換ポートは入力インピーダンスが最大2.5kΩ(保障されている値、頑張っても10kΩ)程度しかありません。 そのため、十分に高い力インピーダンスを得るためにボルテージフォロアを途中に挿入しようという 心づもりです。(TL072など入力段がFETでできた高入力インピーダンス OPアンプを使用)

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  • inara1
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入力信号の範囲が 1.5V~3.5V ということなので、TL072 をボルテージフォロアに使った回路図を添付します。アナログ信号のライン(緑色)は、外来ノイズが混入しないように、なるべく短く配線してください。入力選択(b0~b5)の 6bit でチャンネルを選択します。74HC138 は b3~b5 のパターンに応じて Y0 ~Y7 のうちの1つだけを L レベルにするものです。74HC4051 は、INH端子が L レベルのときに、A、B、C入力のパターンに応じたスイッチだけがONになります(INH端子が H レベルのときは全てのスイッチがOFF)。アナログ入力を8chしか使わないときは、入力選択の上位bit(b3~b5)を GND に接続し、9ch 以降の部分のTC74HC4051APは実装しないでいいです。 TC74HC4051AP    価格(100円) http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=&cond8=or&dai=&chu=&syo=&cond9=&k3=0&list=2&pflg=n&multi=&code=5Z23-3DHM    データシート http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/LogicIC/TC74HC4051AF_TC74HC4053AP_ja_datasheet_071001.pdf TC74HC138AP    価格(60円) http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=&cond8=or&dai=&chu=&syo=&cond9=&k3=0&list=2&pflg=n&multi=&code=6Z2W-2DG8    データシート http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/LogicIC/TC74HC138AF_TC74HC138AP_ja_datasheet_071001.pdf

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質問者からのお礼

ご丁寧な説明・そして回路図ありがとうございました。 たいへん感謝しております。 昨日回路図をアップするつもりでしたが、結局今日になってしまいました。 申し訳ありません。実は先ほど作ってみたので、せっかくですから掲載させていただきます。 (sky dirive へ リンクしています) http://cid-6a87cf7910396869.photos.live.com/browse.aspx/meter?permissionsChanged=1&1

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その他の回答 (3)

  • 回答No.3
  • inara1
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状況は分かりました。 jpegの回路図をお願いします。ソースコードは不要です(mikroCは読めないので)。 その回路図にアナログマルチプレクサ(64チャンネルまで拡張可能)とボルテージフォロアの回路を付け足します。電源電圧は +5V だけですね?

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  • 回答No.2
  • inara1
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PIC16F88 には最大 7個のアナログポートを使えるので、アナログ信号が7チャンネル以内なら、プログラムで入力を切り替えることができますが、8チャンネル以上の信号をAD変換する必要があるため、外付けのアナログマルチプレクサが必要ということでしょうか。そうであれば、8入力のアナログマルチプレクサ [1] を複数使うことで、8の倍数の入力信号(アナログ)の中から1つの信号を選択することができます。 [1] TC74HC4051AP    価格(100円) http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=&cond8=or&dai=&chu=&syo=&cond9=&k3=0&list=2&pflg=n&multi=&code=5Z23-3DHM    データシート http://www.semicon.toshiba.co.jp/openb2b/relateddocument.jsp?did=360&lang=ja&pid=TC74HC4051AP&returnFlag=1 センサ信号の電圧範囲はどれくらいですか?TL072の電源電圧を 5V で使うと、入力できる電圧範囲は 1.5V~3.5V程度になりますが、その範囲の信号なのでしょうか。5Vとか0V付近の信号まで扱うのであれば、入出力がフルスィングのCMOSオペアンプを使うか、TL072の電源を両電源( -2V、7V )とする必要があります。 8チャンネルの入力から1つを選択するためには 3bit(3本)、16チャンネルなら 4bit(4本)のデジタル信号が必要ですが、デジタル出力のポート数は確保できますね?AD変換する信号は1つですから、アナログマルチプレクサの出力に1個のボルテージフォロアを入れるだけで済みます。詳しい情報が分かれば具体的な回路を紹介します。

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質問者からの補足

お返事ありがとうございます。 言葉足らずの部分がありましたので、ご質問と一緒に記載させていただきます。 わたくしは大学の“課外実験”で「水素センサー」を相手にしています。 水素がセンサーに作用すると、電気化学的な反応で電圧が生じるようです。 いかにも電流を取り出せそうにない …測定器のインピーダンスを十分高くしておきたい タイプののセンサーです。 PICは入力インピーダンスが低いようだったので、心配を抱きつつも、今日初めてマイコンとセンサーを つなぎました。AD変換の結果はシリアル通信でPCに表示するようにしてあるのですが、センサーの出力が 勝手にゼロとして表示されてしまう時がしばしばありました。 ※ちなみに、2本の抵抗(たとえば10kΩ)を2本直列にして電源電圧(5v)を分圧した場合は 途中で勝手に測定値がゼロボルトに落ちることはなく、正常に測定できます。 マイコンのシステム自体はひとまず動いているようです。 考えられる対策として「オペアンプを使ってPICへの入力インピーダンス十分高くしてみる」という 発想に至りました。 もしこれが直接的な原因でないとしても、理想的な電圧計に近づけることは決して損ではないと思って います。 チャンネルの切替としては、AN0~6を切り替えながらAD変換して、 そのデータをシリアル通信でPCに送っています。 ですがこの場合ですと、アナログ入力の切替―AD変換部はPIC内部で完結しているので、 センサーとADコンバーターの間にオペアンプをはさんでインピーダンス変換をすることができません。 そこで、チャンネル0~6の切り替えをマルチプレクサに任せ、その出力をオペアンプにつなぎ、 インピーダンス変換をしたうえでPICのアナログ入力へとつなげればようのではないかと考えました。 今後使用するチャンネルが増える場合も多少は想定していますが、それよりもむしろ (1)いくつかのチャンネルの測定をしたい(切替の必要) (2)インピーダンス変換をしたい をかなえるためにマルチプレクサの導入を考えております。 チャンネル数としては、今のところ8つもあれば十分ですので、 チャンネル切替での信号線不足に悩むことはないはずです。 もし悩むことになっても、汎用ロジックを使って頑張って増設したいと思います。 入力信号としては3Vまで扱えれば十分です。 >TL072の電源電圧を 5V で使うと、入力できる電圧範囲は 1.5V~3.5V程度になります というのは確認不足でしたが、幸いにして問題なさそうです。 回路図とソースコード(mikroCで作成)も後ほど掲載いたします。 いろいろと詳細な情報が抜けていてすみませんでした。 他にも何かあれば、よろしくお願いします。

  • 回答No.1

こんばんは。 センサーの種類(出力形態)によると 思います。 どういったセンサーをつかうのですか? 電圧出力、電流出力、PD、ロードセル、熱電対? あと、切り替えるスピードは? 1秒?1msec?

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質問者からの補足

お返事ありがとうございます。 センサーは電圧出力です。 切替スピードは1mS です。

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