NAU7802 24bit 2ch AFE for bridge sensors

NAU7802

24bit 2ch ADC (ΔΣ) for bridge sensors

dual-channel 24bit analog front-end (MUX, PGA, ADC, LDOs…)

image

Datenblatt: beim Hersteller: http://www.nuvoton.com/hq/resource-download.jsp?tp_GUID=DA00-NAU7802 ; lokal: NAU7802.pdf (1.4 MB)

hervorzuhebende features:

  • VLDO läßt sich mit drei bit einstellen (300mV-Schritte zwischen 2,4V … 4,5V + off), der PGA mit acht Stufen (1…128)

  • pin AVDD kann Ein- oder Ausgang sein: wenn intern erzeugt, ist die einstellbare VLDO auch die Erregerspannung für die Brücke

  • der IC hat REFP/REFN -Eingänge, damit sind Vierleiter (Kelvinkontakte)-Messungen möglich (wie auch ADS1231, ADS1232/4, HX712…).

  • wie beim ADS1232 läßt sich ein interner Temperatursensor über die MUX auf den ADC schalten. Um dies zu nutzen, muß eine initiale Temperatur (‘baseline temperature’) erfaßt werden, um das delta bestimmen zu können.

  • schaltbare interne weak- und strong pull-ups für die SDA und SCL (1,6k vs. 50k) (!)

  • der IC beherrscht zwei Kalibrationsmodi: intern und extern. Für uns hier (dauerbelastete Waagen) ist die interne besonders interessant:

    The internal calibration disconnects the inputs from the input pins and internally connects the differential inputs to the same internal voltage reference point for calibration.

    Internal ADC device calibration only removes internal PGA gain and offset errors.

    These errors can be measured by the NAU7802 device itself using the calibration features.
    After calibration, the stored values in the calibration registers are automatically added/subtracted to the data from the ADC before being output as the ADC resulting data.

    Die ermittelten Koeffizienten werden immer vom IC auf die Ausgabe angewendet:

  • wie ADS1232: neben dem internen RC-Oszillator ist ein Quarz (4,9152 MHz) als Taktquelle nutzbar - wichtig v.a. für die 50Hz/60Hz-Unterdrückung

erreichbare Auflösung bei verschiedenen Betriebsbedingungen:

[NAU7802 (RMS noise in nV)]

  • 50nV in 10 SPS data output rate and PGA gain = 128
  • 150nV in 80 SPS data output rate and PGA gain = 128

Gibt es auch als breakout bei sparkfun:

Tutorial bei Sparkfun:

https://learn.sparkfun.com/tutorials/qwiic-scale-hookup-guide/

libraries bei github:


Während der HX711 zum Vorbild den ADS1231 hat, gibt es mit dem NAU7802 von Nuvoton einen zweikanaligen 24bit-AFE für Meßbrücken (MUX, PGA, Delta-Sigma-ADC), der dem ADS1232 recht ähnlich ist. In Linux IIO ist auch für diesen IC ein Treiber vorhanden, welcher dessen I²C-Schnitte verwendet.

Anders als Avia Semicon (fabless-Hersteller des HX711) aus Festland-China, ist Nuvoton eine in Taiwan ansässige Firma. Dies führt dazu, daß man diesen IC zumindest bei Digikey (1.56 € netto in Einzelstückzahl SOIC16 und 1,92€ f. DIP16) findet, aber auch segor hat den als DIP16 (!) für 4.70 € brutto/Stück.

Trotz features, die nicht mal der ADS1232 hat (u.a. burnout current source für open circuit/short circuit-Erkennung; hat bei TI z.B. der ADS1242/3), bleibt die Nähe zu China und den dortigen schlechten Angewohnheiten in der Elektronik-Dokumentation: obwohl das Datenblatt des NAU7802 vier Seiten länger als das des ADS1232/4, enthält es weniger Informationen, so fehlt z.B. die Angabe, wieviel Strom denn nun der einstellbare LDO liefern kann - für die Wägezelle immerhin im hohen einstelligen und kleinen zweistelligen Milliampere-Bereich…

Eins der letzten erhältlichen 24bit-Präzi-AFE für Brücken in einem DIP16-Gehäuse! Damit sollten auch ältere Semester keinen Grund mehr haben, einen HX711 verwenden zu müssen. ;)

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Was ich an dem IC spannend finde ist, dass er – im Gegensatz zu den erwähnten HX711 und ADS123x – eine richtige I2C-Schnittstelle bietet. Das Sparkfun-board ist nur etwas teuer und sie haben auch einen Anschluss fürs shield der Wägezelle vergessen.

Der Chip hat auch einen auch low power mode, Code und Doku von Nathan Seidle himself:

https://github.com/sparkfun/SparkFun_Qwiic_Scale_NAU7802_Arduino_Library/blob/master/examples/Example4_LowPower/Example4_LowPower.ino

By: Nathan Seidle @ SparkFun Electronics
Date: March 3rd, 2019
[…]
The NAU7802 runs at ~2mA but can be powered down to 200nA if needed.
This example turns the scale on once per second.

Danke @weef für die Erinnerung an den NAU7802, der hat ja ein I2C-Interface, nun dachte ich schon man könnte mehrer davon daisy chain hintereinanderreihen, leider geht das wohl nicht:

Auf SparkFun Qwiic Scale - NAU7802 - SEN-15242 - SparkFun Electronics unter Comments fragt jemand:

Hi, I read this line from its datasheet, “The NAU7802 is permanently programmed with “010 1010” (0x2A) as the Device Address.”. Is this mean that numbers of this module are not be able to use on one arduino?

I’m planning to do some project that is reading 6 loadcells simultaneously by in one arduino and this module seems to quite fit on my project. But, I really hope to not to be needed to use I2C MUX for multiple modules…

Nathan Seidle selbst antwortet darauf:

Unfortunately there is no way to change the I2C address so you will need a mux. It adds a layer of complexity but using a mux is not that bad ;)

[edit] Für devices mit identischen I2C-Adressen gibt es I2C-Mux-chips z.B. den 8-Kanal TCA9548A hier auf einem breakout von Sparkfun https://www.sparkfun.com/products/14685

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24bit-AFE NAU7802 im DIL16-Gehäuse:

Das Sparkfun board hat mit nicht sooo gefallen, da keine Federklemme fürs shield da ist. Nun habe ich gesehen, dass die Ausgänge auch über Stifteleisten verfügbar sind und da auch der zweite Kanal und ein Anschluss für shield verfügbar ist. Bleibt noch der Preis!

Als nackter chip ist der mit unter 2 EUR deutlich günstiger als der ADS1232!

https://www.digikey.com/product-detail/en/nuvoton-technology-corporation-of-america/NAU7802SGI/NAU7802SGI-ND/2769782