2016年8月7日 星期日

高阻抗輸入的Arduino ADC輸入

最近加入地震電訊號的FB社團 (https://www.facebook.com/groups/QuakeTomato/) ,想看看林所長是怎麼做的,他使用一個貴森森的 NI USB6210 做訊號擷取,為了推廣應用,想改用Arduino來做,但從Arduino取得的訊號不太能用,震幅沒甚麼變化,如下圖:

(圖形說明: 此圖型是用林所長的processing (http://quakeforecast.blogspot.tw/2016/08/2016-08-06-1925-utc8-arduino-airview.html) 程式畫的, Arduino程式在 http://quakeforecast.blogspot.tw/2016/08/2016-08-03-0457-utc8-arduino-air-v20.html)


因 NI USB6210的輸入阻抗高達10GΩ,根據 Atmel 的datasheet (http://www.atmel.com/images/atmel-8271-8-bit-avr-microcontroller-atmega48a-48pa-88a-88pa-168a-168pa-328-328p_datasheet_complete.pdf) ,"The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately 10 kΩ or less" Arduino阻抗僅10KΩ,因此無法取出微弱訊號。為了改善輸入阻抗,使用AD820這顆運算放大器,他具有JFET輸入級,阻抗可達 1GΩ,用反向閉迴路,接在Arduino的A0/A1前,提高輸入阻抗,獲得的圖形類似其他測站的量測結果,如下圖:




電路圖很簡單:



用小麵包板Shield兜出的實作照片:

林湧森所長量測的方法 ,若以傳統電子學來看,有點怪異。但是傳統電路與訊號理論,是把想要的當做訊號,不想要的叫做雜訊。若再深思,雜訊也是有產生源。如果動物能夠感應到地震訊號,引起恐慌或遷移動作,表示地震有產生訊號且可以傳播。傳統理論認為比雜訊低的訊號無法量測,過去我們都把這些當作是雜訊而忽略,現在要把它當訊號來看,傳統理論無法處理。目前就是摸石頭過河,碰運氣了。

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