giovedì 5 dicembre 2013

Fluttuazione dei valori ADC su Arduino 2009

Dopo aver effettuato le misure della cella di carico con un multimetro (vedi questo post) quest'ultimo e' stato sostituito da una Arduino con lettura diretta sulla porta analogica su A0

Nel corso delle misure per la calibrazione della cella di carico e' stato osservato che, anche se i dati del multimetro indicavano una tensione costante, le misure effettuate la lettura di una porta analogica di una Arduino 2009 erano fluttuanti

Nel grafico sottostante si puo' vedere il comportamento di una misura reale di tensione costante (nei limiti dei millivolt) derivante dalla cella di carico

come si osserva le misure oscillano attorno al valore medio di 82 unita' con picchi di +/- 6 unita'

Considerando tutta la curva di taratura si evidenzia che

Curva di taratura cella di carico amplificata INA125p con Arduino

Curva di taratura cella di carico amplificata INA125p con multimetro

Come si vede chiaramente leggere i dati con Arduino degrada in modo sensibile il coefficiente di correlazione (anche se poi per gli scopi previsti non e' cosi' importante)

Dalla scheda tecnica del ATMega328 si ricava che l'errore sull'ADC e' +/- 2.5 unita' sulla lettura.
Da dove viene il rimanente errore??

Leggendo su Internet le fonti di errore possono essere:
1) fluttuazioni sull'alimentazione del circuito: suggerimento consigliato mettere un condensatore tra VCC e GND (gia' fatto nel circuito quindi questo fattore e' da non considerarsi

2) fluttuazione sull'alimentazione dell'Arduino mediante USB: questo sito indica un errore sull'alimentazione pari al 3-5% con alimentazione dell'Arduino via USB. Visto che il riferimento per l'ACD e' data dall'alimentazione e' chiaro quanto possa essere influente questo aspetto.

Per verificare questo aspetto ho costruito molto semplice basato su  un potenziometro usando la stessa scheda impiegata per calibrare la cella di carico

La tensione misurata sul cavo giallo era di 907 mV
Le misure sono state effettuate alimentando l'Arduino sempre via USB una volta connettendo l'alimentatore del portatile ed una volta usando la sola batteria del portatile

Da questa prova si vede chiaramente che l'alimentazione via USB della scheda puo' influire sulle misure ma non in modo cosi' netto come nella prova con la cella di carico (non si vede una chiara periodicita' dei dati e la differenza picco-picco delle misure e' compresa in una unita' e non in 12 come nel caso della cella di carico)

Una possibilita' di valutare e' una interferenza esterna: le misure con il potenziometro sono state fatte a casa mentre le misure con la cella di carico sono state effettuate ad Arcetri presso il laboratorio di geotecnica. Quando facevo il laboratorio di misure elettromagnetiche a Fisica (sempre ad Arcetri) si notavano delle interferenze a causa del ponte radio della vicina stazione di polizia...e' comunque da studiare meglio e verificare