Что нужно было решить
Нужно было собирать сигналы с высокоомных газовых сенсоров, управлять температурным режимом и дать исследователю инструмент для настройки, калибровки и записи данных.
Проекты / Измерительная электроника
Многоканальная измерительная система E-NOSE V2
Измерительная система для многоканальных сенсорных элементов: аналоговый тракт, управление нагревом, прошивка, USB-обмен, калибровка и приложение для ПК.
До чего довели проект
Получилась рабочая измерительная платформа: сенсорный массив, аналоговый тракт, микроконтроллер, цифровая обработка, USB-протокол, GUI, логирование и калибровка связаны в один рабочий контур.
Материалы проекта
Фотографии и рабочие материалы
Инженерный контекст
Какие ограничения были важны
17 логических газовых каналов и два температурных канала
высокоомные сенсоры и несколько диапазонов усиления TIA
нагрев с обратной связью, PI-регулятором и ограничением скорости изменения температуры
постоянный обмен с ПК через USB CDC
Сделано
Что входило в работу
аналоговый фронтенд и коммутация измерительных каналов
прошивка STM32 с опросом ADC/SDADC, фильтрацией, расчетами и управлением нагревом
собственный бинарный протокол поверх USB CDC
хранение настроек, LUT и рабочих параметров во flash памяти
ПК-приложение на PyQt6 для графиков, логирования и калибровки
Подробности
Инженерное описание проекта
Состав системы
Проект построен вокруг микроконтроллера STM32, аналогового фронтенда с TIA, набора ключей переключения, температурных каналов и графического приложения для ПК.
- 17 газовых каналов и два температурных канала
- выбор диапазона усиления для каждого газового канала
- внешнее опорное напряжение и ref-измерения
- управление нагревом с обратной связью
Прошивка и обмен с ПК
Прошивка переключает каналы, снимает данные с ADC и SDADC, применяет фильтрацию, рассчитывает температуры и сопротивления, управляет нагревом и передает поток данных на ПК.
Для обмена реализован легкий бинарный протокол поверх USB CDC: команды управления, чтение статуса, поток измерений, передача LUT и сохранение конфигурации.
Рабочий цикл измерений
Внутри прошивки измерения организованы циклически: переключение канала, сбор данных с ADC и SDADC, цифровая фильтрация, учет опорных измерений и расчет итоговых значений. В нормальном режиме поток данных для ПК идет с частотой 20 Гц, а внутренняя логика опроса и обработки работает быстрее.
- температуры по двум каналам
- данные по 17 газовым каналам
- служебные ref-измерения
- состояние нагрева и флаги ошибок
Хранение настроек
Во flash памяти сохраняются имя устройства, карта усилений, таблица сопротивлений обратной связи, активный температурный датчик, PI-параметры, температурные LUT, уставка, slew и другие рабочие параметры. После выключения прибор не теряет конфигурацию и запускается в предсказуемом состоянии.
Приложение и калибровка
Приложение подключается к прибору как к виртуальному COM-порту, показывает каналы на графике, выводит температуры и ошибки, позволяет менять карту усилений, настраивать нагрев, логировать данные в CSV и выполнять калибровку температурных каналов.
Что доступно пользователю
- подключение прибора к ПК и запуск потока данных
- просмотр 17 каналов на графике
- контроль температуры, ошибок и duty нагрева
- настройка карты усилений и расширенных параметров
- логирование данных в CSV
- калибровка температурных каналов по внешнему пирометру
Контакт
Обсудить вашу инженерную задачу
Свяжитесь с нами по email или задайте вопрос по телефону.