Vícevstupový teploměr-přepínání čidel PT1000 v odpor. můstku

Elektronika Elektronika s mikrokontroléry, procesory
61

Nakreslil jsem to správně? Pokud ano, tak já v tom stejně vidím ten můstek… a zdá se mi, že tam musí být rozdílový (přístrojový) zesilovač. Nebo to zatracený řešení s použitím dif.vstupů MCU, … a ty korekce.
Průšvih je v tom, že abych dosáhl jakési přesnosti s 10bit A/D musím potlačit začátek rozsahu (od 0 Ohmu) a nastavit ho (rozsah, kde začne převodník vracet nenulovou hodnotu) někde kolem 600 Ohm. No a to mi tak nějak vychází pořád na ten můstek, kde tím čidlem nemůžu hnát víc než 0,8 mA při 1K Ohmu.

Tu Tvoji myšlenku bych chápal, kdybych nemusel potlačit ten začátek rozsahu a jelo to od 0 Ohm.

62

Nakreslene to mas myslim na prve vzhliadnutie dobre.

pozri si tento dokument

nika.informacie.sk/kp/2kp_oz2.pdf

strana 3/17

zosilovat budes napatie medzi bezcom trimra TR1 a odporovym delicom Pt1000 a 1k. Len s tym 1k som si neni moc isty.

Teoreticky.

podla

sensit.cz/ke-stazeni/soubory/Pt1000_3850.pdf

pre rozsah -40 az +150°C

sa meni odpor od 842 do 1573R

Ak bude referencia nastavena na 2.5V (ak bude totozna s Uref v AD je jedno aka je, zalezat bude iba od pomeru odporu Pt1000 a toho druheho v delici)

Ak chcem mat Imin 0.8mA, potom bude R v delici:
2.5V/0.8mA=3125R
3125-842=2283R
Ako druhy R v delici volim 2k2 (miesto toho uvadzaneho 1k)

Imax = 0.8218mA = 2.5/(2200+842)
Imin = 0.6626mA = 2.5/(2200+1573)

Umin = 0.8218mA842R= 0.691496V
Umax = 0.6626mA1573R=1.042269V

U na invertujucom vstupe bude nastavene na 0.657V (5% rezerva smerom na dol) Z 2.5V dosiahnes odpormi 3k9 a 11k napatie 0.654

1.042269-0.654 = 0.388269V

(to mnozstvo desatinnych miest si nevsimaj, vyznam maju prakticky len prve tri-styri a aj tak treba ratat s toleranciou suciastok :slight_smile: )

Ak je Uref AD 2.5V, potom potrebujes dosiahnut zosilnenie 6.4388x

A neinvertujuceho zosilnovaca je 1+R2/R1.

Z toho vyplyva, ze R2/R1 je 5.4388

Ak R1 zvolim 2k2, potom R2 = 11.965k = 12k. Na vystupe takeho odporoveho delica budes mat 0.654V pri 2.5V na TL431

Vsetky rozdiely sposobene toleranciou suciastok (zasadne pouzivaj 1% odpory, pripadne lepsie) by som uz riesil sw kalibraciou. Ak na vstupe budes mat mensie napatie ako 0.654V, na vystupe OZ MCP6072 budes mat napatie blizke nule.

Ak potrebujes iny rozsah teplot, dosad si ine koncove hodnoty odporov. Ak chces pouzit silou mocou treimre, tak urcite viacotackove. Ich volbu ocenis pri nastavovani hodnoty. Ale je to uplne zbytocne.

Pri odpore Pt1000 1573R budes mat napatie na vstupe AD cca 2.5V +/-1 az 2%
Na 2.5V mas 1024 dielikov, zo zodpoveda cca 0.713R na dielik, co je cca 0.2°C na dielik. Cim mensi odpor Pt1000, tym bude zmena odporu na 0.2°C vacsia, kedze sa zvysuje pretekajuci prud. Takze sme vysetrili najhorsi pripad. 0.2°C je prakticke aj teoreticke maximum ktore sa da pomocou 10b AD prevodnika vytrieskat. Dalej sa da pouzit oversampling.

Ak budes hodnoty priemerovat, vplyvom sumu Ti budu “vznikat” aj desatiny stupna bez nejakeho specialneho usilia. To ale neznamena, ze merias teplotu s takou presnostou. Preto by som median zavrhol hned na zaciatku. Tie hodnoty z AD su naozaj dost kvalitne (ak si niekto nesprasi plosny spoj) a nemaju nejaky extremny rozptyl pre frekvenciu delica clocku AD 64 alebo 128. Inak hodnoty dost lietaju.

Blizsie vid napriklad dokument AVR121, mozes pouzit metodu popisanu v nom. Pre meranie teploty naozaj netreba ktovieake rychlosti prevodu.

atmel.com/images/doc8003.pdf

Takze jednoducho a bez trimrov :slight_smile:

P.S. Snad som neurobil niekde nejaku zasadnu chybu. Ked tak, tak ma opravte. Viac casu nemam :slight_smile:

:arrow_right: administrator: přiloženy externí soubory
2kp_oz2.pdf (290 KB)
Pt1000_3850.pdf (84.8 KB)

63

Přidat ještě externí šum a pak průměrovat třeba 100 měření a zvýšit tak rozlišení převodu o řád, to je hezké vylepšení (jako dithering v grafice). To by chtělo ale přivést nějaký kvalitní vf šum a odfiltrovat brum, protože ten je moc periodický a snadno by se dostalo do stroboskopu. Což asi znamená - dobře odfiltrovat vstup (od brumů i šumů) a za filtrem přimíchat šumový signál. Ani nevím z čeho vlastně vytvořit kvalitní šum.

64

Zkusím to nabastlit. On to teda podle mě pořád je můstek. Teprve podle toho výpočtu jsem pochopil, že tem můstek chceš napájet z Ref napětí (třeba těch 2,5 V), které potom zřejmě používáš i jakou AREF pro MCU.
A už jsi to někdy takto měl zapojeno? Mně se pořád zdá, že by za tím můstkem měl být přístrojový zesilovač. Ale nic, vyzkouším to, jen tady nemám v šuplíku ten MCP6072, tak tam strčím zatím obyčejnou TL072 (není rail to rail) a zajistím symetrický napájení a uvidíme.
Jinak co se týče zapojení toho muxu, tak myslíš to tak, že kanál toho muxu by byl jedním kocem mezi středem toho děliře Pt1000 a toho odporu nad ním (spočítal jsi ho na 2k2) a druhý (common) by byl na neinvertujícím vstupu OZ. Tudíž by každý vstup pro každé Pt1000 měl svůj 2k2 “horní odpor děliče”? Pochopil jsem to správně ?
S tím oversamplingem jsem to zatím nikdy nezkoušel, zkusím to průměrování. Myslím ale, že pokud dochází k velkým občasným rušením (někde v průmyslu - při spínání silových strojů) tak bude ideálnější ten Medián.

65

Najlepsi exerny sum je biely. Ale da sa to zapojit presne podla AVR121 a nie je tam problem so statistickym rozlozenim sumu akurat potrebujes jeden pin z MCU naviac, co vsak podla mna za to stoji. Znovu upozornujem, ze nezvacsujes presnost ale iba rozlisenie. Pre teplotu +/-0,5°C absolutne nehra rolu. Na beznom pracovnom kancelarskom stole je rozlozenie teploty na ploche s omnoho vacsim gradientom a nikomu to nevadi. Ale ludia CHCU vidiet pre dobry pocit aj tie desatiny :slight_smile:

Co sa tyka rusenia, vzorkovanie treba robit v nasobkoch 100Hz (aspon 2x). a po dobu aspon 20ms. ja pouzivam vzorkovanie 1ms na kanal a kumulujem takych 200-500ms podla aplikacie.Tym sa automatickty vyfiltruju vsetky harmonicke 50Hz a 100Hz, teda vacsina brumu. Rusenia pri spinani tak dlho netrvaju a na kondikoch a transiloch sa statisticky stratia.

Ak by si chcel pouzit iba 1x 2k2, musel by si prud prehanat aj cez ten mux a uz by sa jeho vnutorny odpor uplatnil. Ak das pre kazdu pt1000 samostany 2k2 (skoro nic nestoji), mux sa negativne neprejavi. Samozrejme za das na kazdu svorku transil a 1n a 100n kondik. To tu ani nepisem, to sa rozumie samosebou. Najlepsie este tak 10R v serii so vstupom. Pri vypocte teploty treba z vypocitanej hodnoty odporu tento seriovy odpor odpocitat.

Bacha na zaporne napatie na vstupe mcu s tym symetrickym napajanim TL072. To skor pouzi LM358 alebo podobny s jednym napajanim. Ak uz chces pouzit TL072 so sym.nap. potom daj medzi AD vstup a vystup OZ napriklad ten 2k2 odpor, stacil by aj 470R a medzi vystup OZ a GND diodu tak, aby skratovala vystup pri zapornom vystupnom napati. Odporom potom obmedzis prud cez pin mcu na cca 0,7/470R = 1,4mA. Treba to skontrolovat s katalogom, ale malo by to byt v poho.

Jasne, ze mostik (alebo len delic) treba napajat napatim pouzitym ako Uref pre AD (napriklad este oddelenym cez OZ (LM358, MCP6072 a im podobne su dvojite, takze sa ten druhy OZ na to celkom hodi) pre vacsiu prudovu zataz a EMC, predsa len TL431 moze menit na vystupe napatie pri znacnej zmene zataze, kukni katalog). To je jediny mozny sposob (pouzivany napriklad u vah) ako vylucit vplyv fluktuacie (ci uz v dosledku teploty, zmeny zataze, starnutia, …) Uref na meranie.

66

Super, díky moc. Je vidět, že s tím máš praktický zkušenosti. Jdu to nabastlit a dám vědět, jak to dopadlo.

67

Měřit v periodách z násobků 100 Hz je dobrý nápad, tím se dá krásně brum eliminovat. To jsou dobré inspirace i pro jiné měřáky (voltmetr). Jasně že přesnost se nezvýší, ale i to vyšší rozlišení je přínos, dá se pak líp pohrát s kompenzacemi chyb (např. korigovat teplotní závislost měřením teploty okolí).

68

Ještě jeden hloupý dotaz. Když chci vyrobit referenci 2,5V, můžu použít TL431 tak, že jí propojím katodu a ref ?

69

To: Martin
Tak jsem to nabastlil, ale dopadá to tak, jak jsem si myslel. Jde o to, že v každé větvi (inv. a neinv.) to zesilije jinak. Takže pokud zapojím místo čidla něco, odpor, který jsem si natrimroval na cca na 842 Ohmů (hodn. min. odporu Pt1000), dostávám na výstupu 756 mV.
Ty odpory v děliči v inv. vstupu jsou tak, že mezi jezdcem TR1 a R1 je pozadovaných 0,654 V. Takže nevím…

70

Ano :slight_smile:

Ale pocitaj s normalnymi vyrobnymi toleranciami ako pri kazdej suciastke.
to znamena, ze ak potrbujes nieco super presne, zvol radsej 2.7V a na nastavenie pouzi viacotackovy trimer v serii s odpormi (aby ten trimer nastavoval napr. len od 2.5 do 2.9V)
Ak pouzijes tu istu referenciu na AD a aj na Pt1000 (najlepsie oddelenu cez OZ), drobne odchylky ta nemusia principialne zaujimat. Samozrejme tych cca 0.654V musi byt tiez odvodenych z tej referencie.