[模組] 德州儀器 ADC 24-bit 類比訊號擷取模組 (資料擷取)
前言 這次接到一個任務，內容是類比訊號的資料擷取，CNC 加工機上面有不少感測器，其中震動感測和電流感測是我這次所要擷取的資料。原本連接在加工機上已有兩個 ADC 資料擷取裝置：研華 USB-4716 和國家儀器 NI-9234，這兩個設備將收集到的資料透過 USB 傳到 PC 端。這次，我必須想辦法將其取代掉，再以 PLC 控制器取代 PC。 首先，這兩個設備的主要功能是類比訊號擷取器，用來收集加工機上面的震動訊號和電流訊號。加工機上面安裝了一個震動感測器 (Dytran 3055B3)，將震動訊號轉成電壓，再由 NI-9234 將電壓轉成數位資料。另外，加工機上面也安裝一個電流感測器 (Topstek TU12P10A)，將電流轉成電壓訊號，再由研華 USB-4716 將電壓轉成數位資料。首先，我先查詢了 NI-9234 和 USB-4716 資料解析度，分別是 24-bit 和 16-bit，於是從淘寶網站上找到一個 ADC 16-bit 的模組，而且具有八個通道，正好能滿足需求，所以買來研究看看，如圖一所示。這模組上的 ADC 晶片是由德州儀器 TI ADS1256 所構成的核心。另外，我發現這塊模組被用於 Arduino 平台上，官網有提供其 library。 圖一：德州儀器 TI ADS1256 類比訊號模組 之前，曾設計開發過一個控制器 (Windshear)，系統底 板的插槽可以提供 5V 電源和 SPI 通訊介面。於是， 我將這塊類比訊號模組加工改造後，接到控制器的底板上，如圖二所示。大功告成後，修修改改一下控制器的 STM32F207 韌體程式，啟用 SPI 介面和 GPIO 中斷，便能開始測試模組了。 圖二：Windshear 控制器加上 ADS1256 模組 元件規格 ADS1256 晶片是一顆具有 24-bit 解析度和八個通道的類比數位轉換器 ADC，根據 datasheet 來看，其內容提到取樣頻率可達 30k SPS (每秒 30k 個取樣點)，每個取樣點具有 24-bit 解析度。解析度影響資料的精準度，解析度的位元越高，資料則可以精準到小數點以下更多位。除了要留意解析度之外，取樣頻率則影響資料的頻寬，如果擷取的資料屬於