過采樣提高12位ADC精度在STM32主控上的實現(附電路及代碼)
發布時間：2024-9-13 15:38
發布者：eechina
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背景： 1. 過去傳統的按鍵都是機械按鍵，隨著技術的發展也出現了觸摸按鍵，但是機械按鍵不能泡水，壽命也比較短。觸摸按鍵也沒法有很多水或泡沫等，金屬面板還不能使用。 2. 壓感就應運而生，可以應用于不同的面板，還防水防油，壽命也很長。 3. 壓感不但可以應用于按鍵，還可以應用于刷頭等，提升了產品的體驗。 概述： 1. 深圳瑞滸科技有限公司專注于壓力傳感器的研發，12ADC過采樣技術方案已在最近發布的松下電動牙刷【DC03系列】上實現量產。 2. 標準單鍵傳感器RH101、多鍵標準傳感器、壓力按鍵定制模塊，在家電、手機、電子煙、無線耳機和電動牙刷等多領域，不斷為3C、家電、衛浴等行業客戶帶來更高效、更優質的綜合解決方案。瑞滸科技是一家基于新型壓感材料和印刷工藝的高科技公司，專業研發、生產、制造和檢測壓力傳感器以及提供配套服務。 3. 正常使用壓力傳感器需要專門的高精度ADC采集芯片，比如M68等專用芯片。 4. 為了減少成本，普及客戶的應用，可以采用普通的12bit ADC MCU來實現壓力方案。 5. 目前該方案在STM32上面已經有實測和驗證通過，如下是詳細的實現過程和測試數據。 壓感知識補充： 1. 瑞滸科技的壓感是電阻橋式的壓感，如下圖所示： 2. 給壓感供電： 比如VCC供電3.3v，然后采集兩個信號的差值SIG+和SIG-得到實際按壓的力度檢測，來實現各種方案。 3. 壓感信號比較小，大概uv級別，所以需要專用的高精度的ADC芯片來采集和處理。 
壓感應用實物概覽：
過采樣方案(理論依據)： 1. 因為壓感信號比較小，假如單獨用12位ADC采集，其精度不夠。 2. 假如壓感供電3.3v，大概計算12位ADC的1ADC = 805uV。沒法識別幾十或幾百uv的壓感信號，所以得增加識別精度。 3. 用過采樣方式來提高： 軟件上，把12bitADC擴展為16bit數據，有效位數為14bit，原理為每隔0.625ms采集一次傳感器信號，每16次ADC數據相加的和，即為16bit的ADC數據，有效位數為14bit，最后2bit的數據為無效數據。假如直接以16bit的數據進行運算可以提高ADC精度，有效14bitADC對應 1ADC=201uV 假如按壓壓感信號可以到幾百uV那么就可以省去高精度ADC的MCU。 過采樣方案(電路圖)： 1. LDO給MCU和壓感供電：
2. 12位ADC的MCU和壓感：
過采樣方案(參考代碼)： int main(void) { //初始化ADC，GPIO，TIMER等 Init_All_Driver(); while (1) { //定時0.625ms if (time3_ms625_time_out_flag) { time3_ms625_time_out_flag = 0; //看門狗喂狗 IWDG_ReloadCounter(); //獲取ADC值 ADC_Get_Data(key_adcdata); g_adc_sum += (key_adcdata[2] - key_adcdata[1]); g_10ms_cnt++; if(g_10ms_cnt >= 16) { g_10ms_cnt = 0; //壓感ADC處理 key_rawdata[1] = g_adc_sum; g_adc_sum = 0; //ADC數據處理 ADC_DealWith(); //按鍵處理 Button_DealWith(); //按鍵模式切換 Button_Mode_Pro(); //時間計時 Key_Time_Pro(); } } } } 過采樣方案(對比測試數據)：
結論(過采樣是可行的)： 1. 從上面實際測量的數據對比看：過采樣可以提升精度，從而可以省去專用高精度ADC芯片，來采集壓感信號。 2. 假如直接用12bit采集壓感信號，只有在施加很大壓力的時候,信號非常大的時候才可以采集到信號。 總結(壓感降成本使用對比)： 1. 傳統使用方式：
2. 低成本方案，省掉高精度AD芯片，直接用主控采集壓感：
關于深圳瑞滸科技有限公司 瑞滸科技成立于2015年（公司曾用名瑞湖科技），坐落在中國高科技中心深圳，總部位于南山區創智云城。深圳瑞滸科技有限公司一直以來深耕于壓力傳感器領域，2018年獲得國家級高新技術企業認證，現已成為業內領先的壓感觸控綜合解決方案提供商。 瑞滸科技經過多年的研發，目前在柔性壓力傳感器、壓力感應按鍵、應變薄膜等領域，已形成深厚積累，產品開始產業化落地。多年的技術累積使瑞滸掌握了最前沿的壓感技術與應用，攻破了很多業界技術難題，不論在傳感器研發還是上游制造，均擁有自己獨特的技術優勢和特點，并擁有針對各個領域成熟的壓感方案，且都有自主的核心知識產權，通過持續的創新形成了應用不同領域的專利池，建立了行業壁壘。 瑞滸科技目前已達成多行業領域的量產落地，與家電、衛浴、智能穿戴等多個行業的知名客戶逐步建立了良好的戰略合作關系，并根據客戶的實際產品需求，與客戶的研發團隊一同合作優化方案，確保產品保持高附加值和高性價比。 瑞滸的使命是致力于柔性壓感技術對人機交互的革新，在以技術創新為前提下，為客戶提供品質好，服務優，響應快的傳感器解決方案，以客戶需求為已任。持續提供具有競爭力的產品方案，是瑞滸實現人機交互革新的根本準則。 聯系瑞滸科技請訪問：http://www.ruihutech.com/ |
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