Analog Devices / CN0396

CN0396 (4-Wire Electrochemical Dual Toxic Gas Sensing System)

Dependencies:   AD5270 AD7798 ADT7310

Dependents:   cn0396-helloworld

For additional information check out the mbed page of the Analog Devices wiki: https://wiki.analog.com/resources/tools-software/mbed-drivers-all

CN0396.cpp@0:ef85449aa57f, 2016-11-07 (annotated)

Committer:
adisuciu
Date:
Mon Nov 07 15:56:24 2016 +0000
Revision:
0:ef85449aa57f
Child:
1:024253f170c3
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adisuciu 0:ef85449aa57f 1
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adisuciu 0:ef85449aa57f 6 #define ADC_GAIN AD7798_GAIN_1
adisuciu 0:ef85449aa57f 7 #define ADC_SPS 0x05 //50SPS
adisuciu 0:ef85449aa57f 8
adisuciu 0:ef85449aa57f 9 #define CO_SENS (75 * pow(10, -9)) /* Sensitivity nA/ppm in 400ppm CO 50 to 100 */
adisuciu 0:ef85449aa57f 10 #define CO_RANGE 1000 /* Range ppm CO limit of performance warranty 1,000 */
adisuciu 0:ef85449aa57f 11 #define H2S_SENS (700 * pow(10, -9)) /* Sensitivity nA/ppm in 20ppm H2S 450 to 900 */
adisuciu 0:ef85449aa57f 12 #define H2S_RANGE 100 /* Range ppm H2S limit of performance warranty 100 */
adisuciu 0:ef85449aa57f 13
adisuciu 0:ef85449aa57f 14 /* CO side H2S side
adisuciu 0:ef85449aa57f 15 Temperature Mean Mean*/
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adisuciu 0:ef85449aa57f 17 extern Serial pc;
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adisuciu 0:ef85449aa57f 19 CN0396::CN0396(PinName csad, PinName csrdac, PinName cstemp) :
adisuciu 0:ef85449aa57f 20 csad(csad), csrdac(csrdac), cstemp(cstemp), ad(csad), rdac(csrdac), temp(cstemp)
adisuciu 0:ef85449aa57f 21 {
adisuciu 0:ef85449aa57f 22
adisuciu 0:ef85449aa57f 23 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 24
adisuciu 0:ef85449aa57f 25 void CN0396::data_to_voltage(uint16_t adcValue, float *voltage, int gain_adc)
adisuciu 0:ef85449aa57f 26 {
adisuciu 0:ef85449aa57f 27 *voltage = (float)(adcValue * V_REF) / (float)(_2_16 * gain_adc);
adisuciu 0:ef85449aa57f 28 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 29
adisuciu 0:ef85449aa57f 30 void CN0396::data_to_voltage_bipolar(uint16_t adcValue, float *voltage, int gain_adc)
adisuciu 0:ef85449aa57f 31 {
adisuciu 0:ef85449aa57f 32 *voltage = ((static_cast<float>(adcValue) / _2_15) - 1.0) * (V_REF / static_cast<float>(gain_adc));
adisuciu 0:ef85449aa57f 33 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 34
adisuciu 0:ef85449aa57f 35 float CN0396::get_feedback_resistor_value(float sensitivity, float range)
adisuciu 0:ef85449aa57f 36 {
adisuciu 0:ef85449aa57f 37 return 1.2 / (sensitivity * range);
adisuciu 0:ef85449aa57f 38 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 39
adisuciu 0:ef85449aa57f 40 void CN0396::configure_feedback_resistors(float resistance1, float resistance2)
adisuciu 0:ef85449aa57f 41 {
adisuciu 0:ef85449aa57f 42 uint16_t R1 = rdac.calc_RDAC(resistance1);
adisuciu 0:ef85449aa57f 43 uint16_t R2 = rdac.calc_RDAC(resistance2);
adisuciu 0:ef85449aa57f 44
adisuciu 0:ef85449aa57f 45 csrdac = false;
adisuciu 0:ef85449aa57f 46 rdac.write_cmd(AD5270::WRITE_CTRL_REG, AD5270::RDAC_WRITE_PROTECT, false); // RDAC register write protect - allow update of wiper position through digital interface
adisuciu 0:ef85449aa57f 47 rdac.write_cmd(AD5270::WRITE_CTRL_REG, AD5270::RDAC_WRITE_PROTECT, false); // RDAC register write protect - allow update of wiper position through digital interface
adisuciu 0:ef85449aa57f 48 csrdac = true;
adisuciu 0:ef85449aa57f 49 wait_us(2);
adisuciu 0:ef85449aa57f 50 csrdac = false;
adisuciu 0:ef85449aa57f 51 rdac.write_cmd(AD5270::WRITE_RDAC, R2, false); // write data to the RDAC register
adisuciu 0:ef85449aa57f 52 rdac.write_cmd(AD5270::WRITE_RDAC, R1, false); // write data to the RDAC register
adisuciu 0:ef85449aa57f 53 csrdac = true;
adisuciu 0:ef85449aa57f 54 wait_us(2);
adisuciu 0:ef85449aa57f 55 csrdac = false;
adisuciu 0:ef85449aa57f 56 rdac.write_cmd(AD5270::WRITE_CTRL_REG, 0, false); // RDAC register write protect - allow update of wiper position through digital interface
adisuciu 0:ef85449aa57f 57 rdac.write_cmd(AD5270::WRITE_CTRL_REG, 0, false); // RDAC register write protect - allow update of wiper position through digital interface
adisuciu 0:ef85449aa57f 58 csrdac = false;
adisuciu 0:ef85449aa57f 59 wait_us(2);
adisuciu 0:ef85449aa57f 60 csrdac = false;
adisuciu 0:ef85449aa57f 61 rdac.write_reg(AD5270::HI_Z_Cmd, false);
adisuciu 0:ef85449aa57f 62 rdac.write_reg(AD5270::HI_Z_Cmd, false);
adisuciu 0:ef85449aa57f 63 csrdac = true;
adisuciu 0:ef85449aa57f 64 wait_us(2);
adisuciu 0:ef85449aa57f 65 csrdac = false;
adisuciu 0:ef85449aa57f 66 rdac.write_reg(AD5270::NO_OP_cmd, false);
adisuciu 0:ef85449aa57f 67 rdac.write_reg(AD5270::NO_OP_cmd, false);
adisuciu 0:ef85449aa57f 68 csrdac = true;
adisuciu 0:ef85449aa57f 69 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 70
adisuciu 0:ef85449aa57f 71 void CN0396::init()
adisuciu 0:ef85449aa57f 72 {
adisuciu 0:ef85449aa57f 73 // set rdac
adisuciu 0:ef85449aa57f 74
adisuciu 0:ef85449aa57f 75 pc.printf("Computing resistor values \r\n");
adisuciu 0:ef85449aa57f 76
adisuciu 0:ef85449aa57f 77 resistance1 = get_feedback_resistor_value(CO_SENS, CO_RANGE );
adisuciu 0:ef85449aa57f 78 resistance0 = get_feedback_resistor_value(H2S_SENS, H2S_RANGE);
adisuciu 0:ef85449aa57f 79
adisuciu 0:ef85449aa57f 80 pc.printf("R1 = %f\r\nR2=%f\r\n", resistance0, resistance1);
adisuciu 0:ef85449aa57f 81 pc.printf("Configuring feedback resistors\r\n");
adisuciu 0:ef85449aa57f 82 configure_feedback_resistors(resistance1, resistance1);
adisuciu 0:ef85449aa57f 83 pc.printf("Done\r\n");
adisuciu 0:ef85449aa57f 84 // config temp
adisuciu 0:ef85449aa57f 85 pc.printf("Configuring temperature sensor\r\n");
adisuciu 0:ef85449aa57f 86 temp.reset();
adisuciu 0:ef85449aa57f 87 temp.write_config(0x90);
adisuciu 0:ef85449aa57f 88 pc.printf("Done\r\n");
adisuciu 0:ef85449aa57f 89
adisuciu 0:ef85449aa57f 90 pc.printf("Configuring ADC\r\n");
adisuciu 0:ef85449aa57f 91 ad.reset();
adisuciu 0:ef85449aa57f 92 if(ad.init()) {
adisuciu 0:ef85449aa57f 93 ad.set_coding_mode(AD7798_UNIPOLAR);
adisuciu 0:ef85449aa57f 94 ad.set_mode(AD7798_MODE_SINGLE);
adisuciu 0:ef85449aa57f 95 ad.set_gain(ADC_GAIN);
adisuciu 0:ef85449aa57f 96 ad.set_filter(ADC_SPS);
adisuciu 0:ef85449aa57f 97 ad.set_reference(AD7798_REFDET_ENA);
adisuciu 0:ef85449aa57f 98 pc.printf("ADC Config succesful\r\n");
adisuciu 0:ef85449aa57f 99 } else {
adisuciu 0:ef85449aa57f 100 pc.printf("ADC Config failed\r\n");
adisuciu 0:ef85449aa57f 101
adisuciu 0:ef85449aa57f 102 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 103
adisuciu 0:ef85449aa57f 104
adisuciu 0:ef85449aa57f 105 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 106
adisuciu 0:ef85449aa57f 107 float CN0396::compensate_ppm(float result, float temp, sensor_type_t sensor)
adisuciu 0:ef85449aa57f 108 {
adisuciu 0:ef85449aa57f 109 for(uint8_t i = 1; i < COMPENSATION_TABLE_SIZE; i++) {
adisuciu 0:ef85449aa57f 110 if(temp < ppm_compensation[i].temp && temp > ppm_compensation[i - 1].temp) {
adisuciu 0:ef85449aa57f 111 float compensation_coef;
adisuciu 0:ef85449aa57f 112 if(sensor == H2S_SENSOR) {
adisuciu 0:ef85449aa57f 113 compensation_coef = (((temp - (ppm_compensation[i - 1].temp )) * (ppm_compensation[i].H2S_percent - ppm_compensation[i - 1].H2S_percent)) / (ppm_compensation[i].temp - ppm_compensation[i - 1].temp)) + ppm_compensation[i - 1].H2S_percent;
adisuciu 0:ef85449aa57f 114 } else {
adisuciu 0:ef85449aa57f 115 compensation_coef = (((temp - (ppm_compensation[i - 1].temp )) * (ppm_compensation[i].CO_percent - ppm_compensation[i - 1].CO_percent)) / (ppm_compensation[i].temp - ppm_compensation[i - 1].temp)) + ppm_compensation[i - 1].CO_percent;
adisuciu 0:ef85449aa57f 116 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 117
adisuciu 0:ef85449aa57f 118 return (result * compensation_coef) / 100.0;
adisuciu 0:ef85449aa57f 119 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 120 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 121 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 122 void CN0396::read()
adisuciu 0:ef85449aa57f 123 {
adisuciu 0:ef85449aa57f 124 uint16_t data0, data1;
adisuciu 0:ef85449aa57f 125 // read temperature
adisuciu 0:ef85449aa57f 126 uint16_t temp_data = temp.read_temp();
adisuciu 0:ef85449aa57f 127 float temp = 0;
adisuciu 0:ef85449aa57f 128
adisuciu 0:ef85449aa57f 129 if(temp_data & 0x8000) {
adisuciu 0:ef85449aa57f 130 temp = (temp_data - 65536) / (128.0);
adisuciu 0:ef85449aa57f 131 } else {
adisuciu 0:ef85449aa57f 132 temp = temp_data / (128.0);
adisuciu 0:ef85449aa57f 133 }
adisuciu 0:ef85449aa57f 134
adisuciu 0:ef85449aa57f 135 // read channels
adisuciu 0:ef85449aa57f 136 ad.set_channel(0);
adisuciu 0:ef85449aa57f 137 ad.read_data(0, &data0);
adisuciu 0:ef85449aa57f 138 float volt0;
adisuciu 0:ef85449aa57f 139 data_to_voltage(data0, &volt0);
adisuciu 0:ef85449aa57f 140 float result0 = (volt0 / resistance0) / CO_SENS;
adisuciu 0:ef85449aa57f 141 ad.set_channel(1);
adisuciu 0:ef85449aa57f 142 ad.read_data(1, &data1);
adisuciu 0:ef85449aa57f 143 float volt1;
adisuciu 0:ef85449aa57f 144 data_to_voltage(data1, &volt1);
adisuciu 0:ef85449aa57f 145 float result1 = (volt1 / resistance1) / H2S_SENS;
adisuciu 0:ef85449aa57f 146 // compute ppm based on formula
adisuciu 0:ef85449aa57f 147 // return ppm
adisuciu 0:ef85449aa57f 148 result0 = compensate_ppm(result0, temp, CO_SENSOR);
adisuciu 0:ef85449aa57f 149 result1 = compensate_ppm(result1, temp, H2S_SENSOR);
adisuciu 0:ef85449aa57f 150
adisuciu 0:ef85449aa57f 151 pc.printf("%f %f %f \r\n", temp, result0, result1);
adisuciu 0:ef85449aa57f 152 }