MCP3425のもうちょっと詳しい使い方（ソース付き）

I2Cで使えるADC（ADコンバータ）Microchip - MCP3425については

　　「PICでI2C - ＡＤコンバーター・MCP3425の使い方」

に書きましたが、もう少し詳しいこととサンプルソースを書いておきます。
上の記事に書いたことを前提とした話になります。

MCP3425関連記事
　　「PICでI2C - ＡＤコンバーター・MCP3425の使い方」
　　「MCP3425のもうちょっと詳しい使い方（ソース付き）」　（この記事）

　　「MCP3425の精度を調べてみた - 16bitADコンバータの分解能」
　　「じつはマイナスの電圧もちょっとは測れる16bitADコンバータMCP3425」
　　「ADコンバータでマイナスの電圧を測るとどうなるか？ - MCP3425編」
　　「16bitADコンバータMCP3425とPICで作る白金抵抗温度計 - 1」

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入力は差動入力になっています。だからブリッジの平衡をチェックするというようなことにも使えます。ですから

　　「交流電圧計（ミリバル）の簡単な作り方」

に書いたミリバルの表示部分として使うこともできます。

ただ当然のことながら入力はVSS-0.3V、VDD+0.3Vが絶対最大定格になりますので注意が必要です。電源電圧の同じところで使っていればまあまあ安心です（リアクタンスがあると電源電圧の範囲を超えることもあるので油断は禁物です）

16bitでフルスケールは±2.048V（この“-”というのは差動入力のマイナスです。マイナスの電圧を測ることはできません）ですので分解能は62.5μVです。x2、x4、x8のI2Cで制御可能な増幅器がついています。例えばx8とするとフルスケールは±256mVで分解能は8μVくらいになります（増幅器を使ったときの電圧は増幅率から自分で計算する必要があります（ソース参照）

とは言え上のリンクにあるようにマイナスの電圧がまったく測れないわけではないです。でもマイナスの電圧を測るときは注意が必要です。
　　「ADコンバータでマイナスの電圧を測ったときの内部抵抗の低下 - 16bitADC/MCP3425」

これだけ分解能が高いとオフセットが気になりますが自動オフセット調整がされておりオフセットはとても小さいです。というかゼロです。実用上気になることはないと思います。
（ただ電源投入時基準電圧のドリフトらしきものは見られます。まあこれはなんでもおなじですが）

差動入力インピーダンスは2.25MΩを増幅率で割ったものになるので増幅率が最大の8のときは300kΩを切ります。用途によっては配慮が必要になります。

精度も分解能もなかなかのものですので測定には注意を払います。
白金薄膜抵抗を使った温度計だと次のような回路にしています。

基準電圧源から抵抗値が正確にわかる抵抗を通じて白金薄膜抵抗に小さめの電流を流します。そして白金薄膜抵抗による電圧降下を求めこれから白金薄膜抵抗の抵抗値を求めます。白金薄膜抵抗は100Ωくらいしかないのでシビアな条件での測定です。

これを次のようにしてしまうと違った（間違った）結果が得られます。


1mAも流れていないのにこれらの違いがはっきりとわかるくらいに感度（＋精度）がいいです（VSS付近の直線性も関係しているかもしれません）

この方法は間違っているわけではないですが結果に関係する要素多くて慣れないとなかなかうまくいかないかもしれません。次のように定電流回路を使う方法がおすすめです。
　　「思わぬところで見つけた負性抵抗 - 定電流回路（バイラテラル回路）」

16bitのデータをXCコンパイラのfloat（何もしなければ24bit）に代入するのは心配になりますが、XCコンパイラのfloatは仮数部16bit、指数部8bitでギリギリで間に合っています。

温度特性はどうなのか、直線性は、増幅器の精度は、といろいろ気になってくると思いますがそういうのは「Microchip - MCP3425」に書いてあります。



ソースはmain.cとMCP3425lib.h、MCP3425lib.cのものです。これ以外のI2C通信とかLCD表示は

　　「I2Cのソース - PIC12F1822/16F1705/16F1938/18F26K22 - LCD(ACM1602)を例にして」

にあるソースがそのまま使えます。ソースには12F1822だったら、みたいな記述がありますが、実際にはそれなりのメモリが必要で12F1822くらいでは動きません。このソースは16F1938で動作を確認しています。

コンパイラは

　　MPLAB X IDE v2.15 、Microchip MPLAB XC8 C Compiler (Free Mode) V1.32 Part Support Version: 1.32 (A)

を使っています。


関連

　　「記事目次・趣味の電子工作」

　　「PIC18F26K22でSPI - 8ch/ADコンバータ MCP3208の使い方（ソース付き）」
　　「22ビット（20.6bit）ADコンバータMCP3553の使い方」
　　「22ビット(21.9bit)ADコンバータMCP3551の使い方 - MCP3553との分解能の比較」

　　「I2Cデバイス・アドレス一覧」
　　「同じアドレスのI2Cデバイスを使う」
　　「PICで平方根 - 白金薄膜抵抗で温度を測る」
　　「PICでI2C - 1 (温度計を作る)」
　　「PICでI2C - 液晶(LCD)ディスプレイ(ACM1602N1-FLW-FBW)に表示する」
　　「PICでI2C - LCD（液晶）ディスプレイによる違い」
　　「I2C大気圧センサーLPS331の驚くべき分解能」
　　「I2C大気圧温度センサーLPS331 - 海面更生気圧を気象庁とくらべてみた」
　　「炭素皮膜抵抗の温度係数を測定する話」
　　「サーミスタによる温度測定の精度」
　　「サーミスタ温度計の精度を調べる - 1」
　　「ミニ恒温槽の作成に向けて - 1」

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main.c

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "MyDef.h"
#include "I2CLib.h"
#include "ACM1602lib.h"
#include "MCP3425lib.h"

// C:\Program Files (x86)\Microchip\xc8\v1.32\docs\chips\12f1822.html
#ifdef _12F1822
#pragma config FOSC = INTOSC
#pragma config WDTE = OFF
#endif

// C:\Program Files (x86)\Microchip\xc8\v1.32\docs\chips\16f1705.html
#ifdef _16F1705
#pragma config FOSC = INTOSC
#pragma config WDTE = OFF
#endif

// C:\Program Files (x86)\Microchip\xc8\v1.32\docs\chips\16f1938.html
#ifdef _16F1938
#pragma config FOSC = INTOSC
#pragma config WDTE = OFF
#endif

// C:\Program Files (x86)\Microchip\xc8\v1.32\docs\chips\18f26k22.html
#ifdef _18F26K22
#pragma config FOSC = INTIO67
#pragma config WDTEN = OFF
#endif

void interrupt InterFunction( void )
{
     // Ｉ２Ｃ関連の割り込み処理
     InterI2C() ;
}
void main()
{
    float   fp;
    char    buf[20];
    short iPG=0;
    short i;

#ifdef _12F1822
    OSCCON = 0b01111010 ;  // 16MHz
    ANSELA = 0b00000000 ;
#endif

#ifdef _16F1705
    OSCCON = 0b01110010 ;  // 8MHz
    ANSELC = 0b00000000 ;

    RC0PPS = 0x10;
    RC1PPS = 0x11;
#endif

#ifdef _16F1938
    OSCCON = 0b01110010 ;  // 8MHz
#endif

#ifdef _18F26K22
    OSCCON = 0b01110010 ;  // 16MHz
    ANSELC = 0b00000000 ;
#endif

    InitI2C_Master() ;
    
    LCD_Init() ;
    LCD_Clear();

    while(1) {
        fp=getVltMCP3425(iPG);

        LCD_SetCursor(0, 0);
        sprintf(buf,"%9.6f",fp);  // 一桁余計に表示しています。
        LCD_Puts(buf);
        for( i=0; i < 12; i++ ) __delay_ms(40);
        
    }
}

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MCP3425lib.h

/* 
 * File:   MCP3425lib.h
 * Author: Seppina
 *
 * Created on 2014/11/24, 21:57
 */

#ifndef MCP3425LIB_H
#define MCP3425LIB_H

#define ADRES_MCP3425   0x68

float getVltMCP3425(int iPG);

#endif /* MCP3425LIB_H */

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MCP3425lib.c

#include <xc.h>
#include "MyDef.h"
#include "I2Clib.h"
#include "MCP3425lib.h"
float getVltMCP3425(int iPG)
{
    int ip_MCP3425[4];
    float fp;

    int ans;
    int i;

    //  MCP3425のデータを取り込む
    ans = I2C_Start(ADRES_MCP3425,RW_0);        // スタートコンディションを発行する
    if (ans == 0) {
        I2C_Send(0b10001000 | (iPG & 0x03 )) ;                     // configuration byte
    //  bit 7 RDY: Ready Bit
    //    Reading RDY bit with the read command:
    //      1 = Output register has not been updated.
    //      0 = Output register has been updated with the latest conversion data.
    //    Writing RDY bit with the write command:
    //      Continuous Conversion mode: No effect
    //      One-Shot Conversion mode:
    //        1 = Initiate a new conversion.
    //        0 = No effect.
    //  bit 6-5 C1-C0: Channel Selection Bits
    //    These are the Channel Selection bits, but not used in the MCP3425 device.
    //  bit 4 O/C: Conversion Mode Bit
    //    1 = Continuous Conversion Mode.
    //    0 = One-Shot Conversion Mode. The device performs a single conversion and enters a low power
    //  bit 3-2 S1-S0: Sample Rate Selection Bit
    //    00 = 240 SPS (12 bits),
    //    01 = 60 SPS (14 bits),
    //    10 = 15 SPS (16 bits)
    //  bit 1-0 G1-G0: PGA Gain Selector Bits
    //    00 = 1 V/V,
    //    01 = 2 V/V,
    //    10 = 4 V/V,
    //    11 = 8 V/V
    }
    I2C_Stop() ;                              // ストップコンディションを発行する
    __delay_ms(150) ;

    ans = I2C_Start(ADRES_MCP3425,RW_1);        // スタートコンディションを発行する
    if (ans == 0) {
        for( i=0;i<2;i++){
            ip_MCP3425[i] = I2C_Receive(ACK) ;
        }
        ip_MCP3425[i] = I2C_Receive(NOACK) ;

    }
    I2C_Stop() ;                              // ストップコンディションを発行する

    fp = ip_MCP3425[1];
    fp = (fp+ip_MCP3425[0]*256.0);
    if( ip_MCP3425[0] & 0x80 ) fp=fp-65536.0;
    fp = fp * 62.5E-6;
    switch(iPG) {
        case 1:
            fp /= 2.0;
            break;
        case 2:
            fp /= 4.0;
            break;
        case 3:
            fp /= 8.0;
            break;
    }
    return fp;
}