ADコンバータの製作

はじめに

PICの製作例を記述したサイトが沢山あり、管理人も以前Z80による組み込み機器を作った経験から興味を持ち挑戦してみることにしました。

当サイトの内容を参考にされ製作、実験等は自由ですが、御自身の責任において行ってください。記載内容がもとで不利益・不具合が生じても管理人は一切の責任を負いませんあらかじめご了承ください

PICマイコンとは、Microchip社から発売されているワンチップマイコンです。PICはピックと読みPeripheral Interface Controllerの略です。

ワンチップマイコンは各社からいろいろな製品が発売されていますが、Microchip社のPICシリーズはチップの単価が安く、命令数も少なく、開発ソフトも無料配布されています。

難点は海外製ですので新規開発チップは英語版でしかなく、浸透までに時間がかかりますが、色々なサイトで逐次使用例が発表されているので旧来製品で日本語化されたドキュメントで使用法を知っておれば、新規開発品でも取り付きは悪くはありません

難点としてもう一点、ワンチップマイコンのプログラムはフラッシュメモリーやEE-PROMに書き込みます。

最近はフラッシュメモリー型が主流ですが、この書き込みツールがメーカ純正品だと2万円以上し高価な点です。 ただこれも自作が可能ですので自作可能な方にはそれほどハードルは高くありません。

当サイトでは技術的な説明は他サイトに譲るとして数々の製作例から気にいったものを紹介していきます。

記述順序からしてPIC開発のための環境整備(開発ソフト、書き込み器の準備)が先ですがこんなことが出来るというところからはじめたいと思います。

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パソコン側のUSB取り込み速度(つまりパソコンの処理能力)によってはサンプリング周期を保障できない場合があります。ちなみにCPU INTEL E6750(2.66Ghz)の環境で100μsサンプル取り込み可能でした。
本装置はセンサーで読み取ったアナログな電気信号をAD変換ボックスを介してUSB経由でパソコンで受け取りデータをスコープ表示したりディスクに保存しこのデータを利用して分析に供与するシステムである。左の絵はAD変換ボックスである

主な仕様
アナログ入力 AC ±1V DC 2V
入力調整 VRによる調整
0レベル調整 VRによる調整
サンプリング 最小 500μs 最大 10ms
水平時間軸調整 パソコン側調整 表示のみに影響
パソコン接続 USB2.0 フルスピード対応
電源 USBバスパワー
寸法 90W×60D×20H
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pca

 

USB接続 上の図が初期画面で”USB接続”のボタンのみクリック可能となっています。AD変換ボックスとパソコンをUSBケーブルで接続しこのボタンをクリックするとUSB接続が正常ならば右のテキストボックスに”connect”が表示され、計測開始、計測停止、終了のボタンが有効となります。
計測開始 AD変換ボックスから変換データを受信しモードに従った動作をします。
オシロスコープ    変換データをスコープ表示します。ロギングモード    変換データをディスクに記録します。(空きスペースある限り)入力調整       250Hz、0.5Vの方形波を入力端子に印加します。スコープ表示しながらレベルボリウムを調整します。
計測停止 計測停止します。
モードがオシロスコープ、入力調整の場合スコープ表示が消えます。ロギングモードはディスク書き込み停止しますが、データ保存が必要ならばファイル保存ボタンをクリックします。ファイル保存ボタンはロギングモードで停止した場合のみ有効になります。
ファイル保存 ロギングモードで計測した場合ディスクにデータが書き込まれますが、このデータは次に計測開始すると上書きされてしまいます、 必要であればこのファイル保存をクリックしデータを保存してくださいwindowsAPIを使用しているので通常のファイル保存画面により自由なファイル名で保存できます。
終了 プログラム終了です。なお計測開始状態でクリックすると記録中の旨のエラーメッセージを表示します。
水平軸時間 オシロスコープモードを表示中有効で水平軸の1メモリあたり時間をマウスをドラッグすることで変更できます。
サンプル周期 AD変換のサンプリング時間を指定します。計測停止中で指定可能で次の計測開始で有効になります
詳細表示にチェックを入れると以下の画面となります
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操作マニュアルをクリックすると本説明(このページそのものが)表示されます。
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USB パソコンと接続します。 (本BOXはターゲットなのでコネクタータイプUSB-Bタイプを使用します)
入力 オーディオ用のピンジャックを採用しています。
DC/AC切り替え 入力信号に加えられる信号が0Vでクロスしている場合ACを、それ以外はDCを選択
ゼロオフセット 0電位レベルを変更します。
レベル 内部のアンプ増幅率の可変ボリウムです。
接続LED(緑) パソコン側とUSB接続が正常になされたとき点灯します。
データLED(黄) USBを介してデータ転送している間点滅します。
回路図及びプログラムリスト
ADConvertor回路図 パソコン側プログラムリスト ADC側プログラムリスト

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