Yüksek Hassasiyetli ADC Seçimi ve Uygulamaları

Amazeng Teknik Ekip
10 dakika okuma
ADCAnalogÖlçümSensörlerPCB Design

Hassas Ölçümde ADC Önemi

Endüstriyel ölçüm sistemlerinde doğru ADC (Analog-Digital Converter) seçimi, sistem performansını doğrudan etkiler. 24-bit çözünürlük, mikroVolt seviyesinde ölçüm yapabilme imkanı sunar.

ADC Performans Kriterleri

Çözünürlük vs. Efektif Bit Sayısı (ENOB)

Teorik çözünürlük ile gerçek performans arasındaki fark kritiktir:

  • 24-bit çözünürlük: 16,777,216 ayrık seviye
  • ENOB: Gürültü ve distorsiyonla azalan efektif çözünürlük

Örnekleme Hızı

Endüstriyel uygulamalarda tipik olarak 1kHz örnekleme hızı kullanılır:

f_sample = 1kHz
T_sample = 1ms
Nyquist Frequency = 500Hz

Sinyal Koşullama

Anti-Aliasing Filtre

Örnekleme öncesi analog filtreleme zorunludur:

f_cutoff = 0.4 * f_sample = 400Hz (1kHz için)
Filter Order: 4. derece Butterworth

Referans Voltaj Stabilitesi

Hassas ölçümler için ultra-low drift referans:

  • Drift: < 2ppm/°C
  • Gürültü: < 10µVrms
  • Long-term stability: < 50ppm/1000hr

Loadcell Uygulaması

Endüstriyel tartım sistemlerinde yaygın olarak kullanılan 2mV/V loadcell okuma devresi örneği:

// 10V excitation, 2mV/V loadcell
// Full scale: 20mV
// 24-bit ADC: 2.5V reference
// Gain: 2.5V / 20mV = 125

#define ADC_REF_VOLTAGE 2.5
#define LOADCELL_SENSITIVITY 2.0  // mV/V
#define EXCITATION_VOLTAGE 10.0   // V
#define PGA_GAIN 125

float calculate_weight(uint32_t adc_value) {
    float voltage = (adc_value / 16777216.0) * ADC_REF_VOLTAGE;
    float loadcell_mv = (voltage / PGA_GAIN) * 1000;
    float weight_kg = loadcell_mv / (LOADCELL_SENSITIVITY * EXCITATION_VOLTAGE);
    return weight_kg * calibration_factor;
}

4-20mA Akım Döngüsü Okuma

Endüstriyel sensör standardı:

I_min = 4mA  → Sensor minimum
I_max = 20mA → Sensor maksimum
R_shunt = 250Ω

V_min = 4mA × 250Ω = 1V
V_max = 20mA × 250Ω = 5V

Kalibrasyonu ve Linearizasyon

İki Nokta Kalibrasyonu

# Zero calibration
zero_reading = adc.read()

# Span calibration (known weight)
span_reading = adc.read()
span_weight = 10.0  # kg

gain = span_weight / (span_reading - zero_reading)
offset = -zero_reading * gain

Sıcaklık Kompanzasyonu

float temp_coefficient = -0.002;  // %/°C
float reference_temp = 25.0;      // °C
float current_temp = read_temperature();

float temp_correction = 1.0 + temp_coefficient * (current_temp - reference_temp);
float corrected_value = raw_value * temp_correction;

PCB Layout Önerileri

  1. Analog Ground Plane: Dijitalden ayrı, tek noktada birleşme
  2. Kelvin Connection: 4-wire measurement için
  3. Guard Rings: Kaçak akımları önleme
  4. Component Placement: ADC'ye yakın referans ve filtre komponentleri

EMI/EMC Koruması

Endüstriyel ortamda EMI koruması kritiktir:

  • Differential Input: Common mode gürültü bastırma
  • RC Filtering: ADC girişinde 1kΩ + 100nF
  • Shielded Cable: Twisted pair, shield topraklanmış
  • Ferrite Beads: Power girişlerinde

Sonuç

Yüksek hassasiyetli ADC seçimi ve uygulaması, dikkatli tasarım ve kalibrasyon gerektirir. Bu prensipleri uygulayarak endüstri standardında hassasiyet elde edilebilir.

Hassas ölçüm sistemleri tasarımında 10+ yıllık deneyimimizle Amazeng, size özel çözümler sunuyor.

Tüm Yazılara Dön