Awesome
Модуль MicroPython для управления ADS1115. Многоканальный, дифференциальный I2C АЦП от TI. MicroPython module for controlling ADS1115. Multichannel, differential I2C ADC from TI.
Описание
ADS1115 представляет собой прецизионный маломощный 16-разрядный I2C-совместимый аналого-цифровой преобразователь (АЦП). ADS1115 включает в себя источник опорного напряжения с малым дрейфом и генератор. Также имеется усилитель с программируемым усилением (PGA) и цифровой компаратор. Эти особенности, а также широкий диапазон рабочих напряжений питания, делают ADS1115 подходящим для приложений измерения датчиков с ограниченной мощностью.
Применения
- Портативные приборы
- Мониторинг напряжения и тока батарей
- Измерение температуры
- Бытовая электроника
- Автоматизация производства и управление процессами
Питание
Напряжение питания 3.3, 5.0 В (от 2.0 В до 5.5 В)!
Адрес датчика
Находятся в диапазоне 72..75.
Шина I2C
Просто подключите контакты (VCC, GND, SDA, SCL) платы с ADS1115 к соответствующим контактам Arduino, ESP или любой другой платы с прошивкой MicroPython! Подайте питание на плату.
Загрузка ПО в плату
Загрузите прошивку micropython на плату NANO(ESP и т. д.), а затем файлы: main.py, ads1115mod.py и папку sensor_pack_2 полностью! Затем откройте main.py в своей IDE и запустите/выполните его.
Режимы работы АЦП
Ручной
На каждое измерение нужен вызов метода start_measurement(single_shot=True... .
Автоматический
Вызовом метода start_measurement, датчик переводится в режим автоматического выполнения измерений. start_measurement(single_shot=False... .
Модуль adcmod
Представляет собой основу для описания любого АЦП. Выражаясь языком программиста, класс ADC, является классом, наследуя который, можно программно описать АЦП. В частности, ADS1115!
Методы модуля
def init(self, init_props: adc_init_props, model: str = None):
Конструктор. Параметры:
- init_props - параметры, описывающие АЦП: опорное напряжение, предельное кол-во значащих бит в отсчете, количество обычных (single ended) каналов, количество дифференциальных(differential) каналов, дифференциальный АЦП (bool).
- model - строковое наименование АЦП, по которому, функция возвратит init_props.
def get_general_props(self) -> adc_general_props:
Возвращает основные свойства АЦП:
- Опорное напряжение
- Текущее кол-во бит в отсчете
- Предельное кол-во бит в отсчете
- Текущий номер канала
- Кол-во обычных (single ended) каналов
- Кол-во дифференциальных (differential) каналов
def get_general_raw_props(self) -> adc_general_raw_props:
Возвращает основные 'сырые' свойства АЦП, которые считываются из регистра, обычно конфигурации:
- Текущая "частота" взятия отсчетов
- Текущее усиление PGA (усилитель с программируемым усилением)
- Режим работы АЦП (одиночный или автоматический)
def get_specific_props(self):
Возвращает уникальные для АЦП свойства, желательно в виде именованного кортежа. Для переопределения в классе-наследнике!
def check_gain_raw(self, gain_raw: int) -> int:
Проверяет сырое усиление на правильность. В случае ошибки (значение вне допустимого диапазона) выброси исключение! Возвращает значение gain_raw в случае успеха! Для переопределения в классе-наследнике! Вызывается в методе start_measurement.
def check_data_rate_raw(self, data_rate_raw: int) -> int:
Проверяет сырое значение 'частоты' взятия отсчетов, data_rate, на правильность. В случае ошибки выброси исключение! Возвращает data_rate_raw в случае успеха! Для переопределения в классе-наследнике.
def get_lsb(self) -> float:
Возвращает цену младшего разряда в Вольтах в зависимости от текущих настроек АЦП.
def get_conversion_cycle_time(self) -> int:
Возвращает время преобразования в [мкc/мс] аналогового значения в цифровое в зависимости от текущих настроек АЦП. Переопредели для каждого АЦП!
def get_raw_value(self) -> int:
Возвращает 'сырое' значение отсчета АЦП. Переопределяется в классах - наследниках!
def get_raw_value_ex(self, delta: int = 5) -> raw_value_ex:
Возвращает именованный кортеж: 'сырое' значение отсчета АЦП, нижний предел, верхний предел. Переопределяется в классах - наследниках!
def raw_value_to_real(self, raw_val: int) -> float:
Преобразует 'сырое' значение из регистра АЦП в значение в Вольтах.
def gain_raw_to_real(self, raw_gain: int) -> float:
Преобразует 'сырое' значение усиления в 'настоящее'.
def get_value(self, raw: bool = True) -> float:
Возвращает значение текущего канала в Вольтах, если raw в Ложь, в коде, если raw в Истина.
def get_current_channel(self) -> adc_channel_info:
Возвращает информацию о текущем активном канале АЦП.
def start_measurement(self, single_shot: bool, data_rate_raw: int, gain_raw: int, channel: int, differential_channel: bool)
Запуск однократного(single_shot в Истина) или многократного(single_shot в Ложь) измерения. data_rate_raw - частота получения выборок АЦП, отсчетов в сек., RAW-параметр, смотри в datasheet битовое поле! gain_raw - коэффициент усиления входного аналогового напряжения, RAW-параметр, смотри в datasheet битовое поле! channel - номер аналогового входа. От 0 до self._channels/self._diff_channels - 1 differential_channel - если Истина, то канал с номером channel дифференциальный(!) Внимание! Последней строкой этого метода всегда вызывайте метод raw_config_to_adc_properties для записи значений в соответствующие поля класса!
def raw_config_to_adc_properties(self, raw_config: int):
Возвращает текущие настройки датчика из числа, возвращенного get_raw_config(!), в поля(!) класса. raw_config -> adc_properties
def adc_properties_to_raw_config(self) -> int:
Преобразует свойства АЦП из полей класса в 'сырую' конфигурацию АЦП. adc_properties -> raw_config
def get_raw_config(self) -> int:
Возвращает(считывает) текущие настройки датчика из регистров(конфигурации) в виде числа.
def set_raw_config(self, value: int):
Записывает настройки (value) во внутреннюю память/регистр датчика.
ADS1115
Параметры АЦП в методах
def start_measurement(self, single_shot: bool, data_rate_raw: int, gain_raw: int, channel: int, differential_channel: bool):
| Имя параметра | raw значения | Значения | ___ | ___ |
|---|---|---|---|---|
| data_rate_raw | 0..7 | 8, 16, 32, 64, 128, 250, 475, 860 | ||
| gain_raw | 0..5 | +/-3, +/-2, +/-1, +/-0.5, +/-0.25, +/-0.125 | ||
| channel_raw | 0..7 | 0 - AIN0-AIN1 (diff), | ||
| 1 - AIN0-AIN3 (diff) | ||||
| 2 - AIN1-AIN3 (diff) | ||||
| 3 - AIN2-AIN3 (diff) | ||||
| 4 - AIN0-GND | ||||
| 5 - AIN1-GND | ||||
| 6 - AIN2-GND | ||||
| 7 - AIN3-GND | ||||
| AIN3-GND |
Зависимость gain от raw_gain, (коэффициента усиления от 'сырого' усиления)
| raw gain | gain |
|---|---|
| 0 | 1/3 |
| 1 | 1/2 |
| 2 | 1 |
| 3 | 2 |
| 4 | 4 |
| 5 | 4 |
Зависимость частоты и времени преобразования от raw_sample_rate ('сырой' частоты преобразования)
| raw sample rate | частота преобразования [Гц] | Время преобразования, мкс |
|---|---|---|
| 0 | 8 | 125_000 |
| 1 | 16 | 62500 |
| 2 | 32 | 31250 |
| 3 | 64 | 15625 |
| 4 | 128 | 7812.5 |
| 5 | 250 | 4000 |
| 6 | 475 | 2105.3 |
| 7 | 860 | 1162.8 |
channel - номер канала. 8 каналов АЦП я разбил на две группы по 4 канала 0..3. Если вы установите differential_channel в ЛОЖЬ, то подключите к PGA обычный (single ended) канал, иначе подключите PGA дифференциальный канал.
Предупреждение
Никогда не подавайте на входы АЦП напряжение больше + U_пит. и меньше 0 Вольт!
Отличительная особенность АЦП с дифференциальным входом в том, что результат преобразования всегда будет знаковым! Когда на IN+ потенциал больше чем на IN-, результат будет положительный, иначе отрицательный. То есть если у нас 16-битный АЦП с дифференциальным входом, результат преобразования будет находиться в пределах от -32767 до +32767. Эти 65536 отсчета соответствуют опорному напряжению, а дальше все, как у обычного single-ended АЦП.
Преимущества дифференциального АЦП перед single-ended:
- устраняет любой синфазный шум
- позволяет измерять малые напряжения при больших смещениях
Плата с ADS1115
Среда разработки (IDE)
IDE
