PT100

W dniu 2011-08-25 07:42, Robert pisze:

Z jaką dokładnością chcesz mierzyć? Ile bitów ma być wolnych od szumów (ENOB)? Jakiej rodziny procesorów chcesz użyć? Na podanym schemacie, ile wynosi AVCC? K.

Chcę użyć Atmegi 90CAN128, ale będzie użyty zewnętrzny przetwornik

12-bitowy MCP3208 na SPI. 12 bitów daje 4096 próbek, co daje rozdzielczość 0,1 stopnia przy zakresie 0..400 stopni. Na podanym schemacie AVCC wynosi 5V. Nie bardzo rozumiem o co chodzi: z bitami wolnych od szumów?

Robert

W dniu 2011-08-25 10:11, Robert pisze:

Obecnie do pomiarów temperatury stosuje się przetworniki delta-sigma, które zawierają filtry cyfrowe które można ustawić na 50Hz. Znacznie to upraszcza budowę filtra między przetwornikiem a czujnikiem. Przetworniki te od razu są dostosowane do podłączenia PT100 lub termopary. Na przykład:

Obecnie już nie stosuje się lineralizacji PT100 w sposób sprzętowy, tylko przy pomocy oprogramowania. Jest znacznie tańsze i dokładniejsze.

Rozdzielczość 0.1°C jest czysto hipotetyczna, każdy układ elektroniczny szumi i część z najmłodszych bitów będzie się zmieniać z powodu zakłóceń i szumów. K.

W dniu 2011-08-25 07:42, Robert pisze:

PT100 jest z rezystorem R45 w układzie dzielnika napięcia. Dopóki wartość termometru jest mała to rezystor R45 pracuje prawie jako źródło prądowe. Ale im większa jest rezystancja czujnika tym większa nieliniowość sygnału bo maleje prąd płynący przez sumaryczną rezystancję. Zamiast dawać rezystor R45 zrób sobie proste źródło prądowe np na LM317

Fig.3 Ponadto zobacz sobie tabelę: krzywej R(T) trochę spada i punkt 400 C będzie o 10C niżej od prostej rozpiętej na przykład na punktach 0 i 100C. Możesz po prostu się tymi nieliniowościami nie przejmować i w procku to korygować, ale ja osobiście usunąłbym nieliniowość wynikającą z niepoprawnego pomiaru (dając źródło prądowe) a w procek wszył poprawki na nieliniowość charakterystyki czujnika.

Właśnie chciałem uniknąć linearyzacji programowej bo procesor ma obsłużyć

16 wejść i 16 wyjść cyfrowych transmitowanych po CAN-ie. Dodatkowo jak będzie podłączone do przetwornika pod te same wejścia jeszcze inne wejścia analogowe to będę musiał na jakiś zworkach wybierać czy wejście PT100 czy wejście analogowe 0..10V.

No nic, chyba zastanowię się nad rozwiązaniem programowej linearyzacji. A czy mógłbyś podać jakiś schemat podłączenia 3 przewodowego i żeby później z tym sygnałem wejść do przetwornika ADC?

Robert

Czyli proponujesz żebym zostawił ten układ i wstawił tam źródło prądowe? A wtedy będę jeszcze musiał poprawiać programowo charakterystykę czujnika?

Robert

Na elektrodzie jest jakiś wątek, że można PT100 podłączyć do wzmacniacza INA122. Tylko nie wiem jak. Mógłby mi ktoś pokazać jak to zrobić? Będzie to wtedy działać na 400 stopni i mieć 2,5V na wyjściu?

Robert

W dniu 2011-08-25 12:27, snipped-for-privacy@poczta.onet.pl pisze:

Niezupełnie. Ja bym zrezygnował z przesuwania poziomu. Chcesz mieć zakres od -50C (80 Ohm) do 400C (247 Ohm). Dajesz źródło 1mA i jeden wzmacniacz o wzmocnieniu 10 i masz zakres zmian od 0,8V do 2,5V. I po co tu ten rezystor R41?

Mała poprawka kwadratowa albo niezbyt gęsta tablica i interpolacja.

W dniu 2011-08-25 12:21, snipped-for-privacy@poczta.onet.pl pisze:

W dniu 2011-08-25 12:21, snipped-for-privacy@poczta.onet.pl pisze:

Na schemacie nr 16 powyższego pdf-a, zewrzyj AGND z AIN-, otrzymasz instalację trzy przewodową ale, jeśli nie musisz, to tego nie rób. Lepszy jest "pomiar czteroprzewodowy". Rezystor 6.25kOhm jest rezystorem wzorcowym, warto aby miał dobrą stabilność temperaturową i tolerancję 0.1% lub lepszą. To wydatek kilku złotych. Temperatura najczęściej nie zmienia się zbyt szybko, dlatego korekcja nieliniowości, nie ma dużych wymagań obliczeniowych. K.

W dniu 2011-08-25 12:27, snipped-for-privacy@poczta.onet.pl pisze:

Jak mawiają matematycy: "Przez dowolne trzy punkty można poprowadzić prostą. O ile ta jest dostatecznie szeroka". Jak już wykonasz układ, zamiast PT100, na tych samych drutach(!) wstaw rezystory o znanej rezystancji i z tabeli oblicz, jaką temperaturę powinien wskazywać miernik. Jak będzie ok, to OK. K.

Witam, dzięki wszystkim za wskazówki na przetwornik do PT100. Ale wszystkie te schematy dawały wykresy w SPICE nie takie jak oczekiwałem. Albo w ogóle się nie nadawały do do niczego. Pokombinowałem trochę i zrobiłem taki oto schemat:

łada się z dwóch części: źródła prądowego 1mA oraz układu przetwarzania i linearyzacji. W SPICE daje prawie liniowy wykres napięcia względem temperatury w zakresie 0..400 stopni. Przy 400 stopniach daje na wyjściu 2,5V. No i mam wreszcie 3 przewodowe połączenie i oparte na popularnym wzmacniaczu LM324. Czy mógłby ktoś doświadczony rzucić okiem na ten schemat i powiedzieć jak to będzie się w rzeczywistości zachowywać? Czy taki układ jest w ogóle poprawny?

Robert

W dniu 2011-09-06 20:24, j.r. pisze:

LM324 jak nazwał autor, jest wzmacniaczem popularnym. Ja dodam, że starym i o archaicznych parametrach. Offset straszny nie jest, można go zlikwidować programowo. Temperatura pokojowa, Vos drift nie da mu w kość. Ja obawiam się szumów, szczególnie typu 1/f. Tym bardziej, że w pdf nawet nie są specyfikowane, a pamiętam z praktyki, te wzmacniacze mają wysoki poziom szumów. Trzeba pamietać, LM324 nie mają wyjść typu R-R, czyli napięcia od zera nie są się uzyskać z pojedynczym zasilaniem. Z drugiej strony, wzmocnienie to tylko 17V/V i może będzie tak jak oczekuje tego autor. Niech złoży układ i popatrzy, czy mu pasuje, mnie się nie chce go liczyć. Starocie leżą w muzeum. K.

To w takim razie jaki nowszy/lepszy wzmacniacz proponujecie? Ale który pasowałby do tej aplikacji? Fajnie jakby był tak popularny jak ten LM324. Przyznam się szczerze że wzmacniacze nie są moją mocną stroną.

A tak w ogóle to jakie macie doświadczenia w symulacji w PSPICE i potem w rzeczywistym układzie? Czy można na nim polegać, czy symulacja daje coś innego niż w rzeczywisty układ?

Robert

[...]

Jeżeli już koniecznie trzeba użyć wzmacniacza operacyjnego (WO) w podobnej aplikacji jak Twoja, to używa się WO typu chopper lub nowszych autozero (AZ, AZO). Nie są _popularne_.

Poczytaj książkę Piotr Górecki "Wzmacniacze operacyjne", w sam raz dla początkujących.

PSPICE (poza szczególnymi przypadkami) jest tak dokładny jak modele które zostały użyte do symulacji. Dla przykładu, rezystor kupiony w sklepie, w analizie stałoprądowej, różni się od idealnego tylko o wartość tolerancji. WO to już inna bajka, jeśli chcesz mieć dość dokładnie wyniki symulacji używaj modelu WO dostarczonego przez producenta. Będzie dość dokładnie.

Nie chciałeś posłuchać rady którą udzieliłem na początku, i dobrze. Przynajmniej się czegoś nauczysz. Układ przy którym obstajesz, traktuję jako edukacyjny a nie docelowy. Nie zamieściłeś schematu zasilacza, a to najważniejszy obwód w aplikacji.

Po wykonaniu swojego układu na WO, wstaw 100Ohm w miejsce PT100 i zbierz pomiary z dłuższego okresu czasu - godziny, doby. Później podmuchaj na układ suszarką do włosów, niech się rozgrzeje np. do 50-60°C, gdy będziesz zadowolony z wyników, to dobrze. Napisz na grupie o wynikach badań. O innych sprawach na razie nie ma nawet co pisać. K.

Właśnie poczytałem co nieco o autozero i o chopper. No przyznam się że różnica w cenie jest spora. LM324 kilkadziesiąt groszy a 2xtaki nowszy wzmacniacz około 20 zł. Ja muszę mieć 8 takich wejść PT100. Ale pomijam już cenę, muszę przyznać że te polecone przez Ciebie wzmacniacze to już niezły postęp w porównaniu z LM324. Ale skoro już masz taką wiedzę to może poleciłbyś jakiś wzmacniacz z tych nowych, który nadawałby się do mojej aplikacji? Bo nawet jeżeli jakiś wybiorę, to wybór może się okazać chybiony. Zresztą fajnie by było użyć w aplikacji coś nowoczesnego. Pomożesz?

Tak się składa że mam tę książkę. Nawet fajnie są tam opisane wszystkie parametry wzmacniaczy. Ale jednak praktyka to jest coś, czego nie da się przeskoczyć. Ja buduję jakieś części analogowe oparte na wzmacniaczach sporadycznie, stąd moje pytania dotyczące tego problemu.

Właśnie przeglądnąłem modele dostarczane przez producentów, i to są pliki tekstowe. A ja używam PSPICE w ORCAD-zie a tam jest symbol elementu i za bardzo nie wiem jak podpiąć ten model od producenta.

Wiem że na początku rozmowy proponowałeś układ z AD7715. Ale z opisu w pdf-ie wynika że jest to przetwornik. Ale w pewnym momencie jest narysowany jest schemat z podpięciem PT100. I można tak bezpośrednio do niego podłączyć PT100? Poza tym nie wiem jaki tam podłączyć kwarc? Dużo niewiadomych, mało praktyki.

Pewnie teraz podpadnę, ale niestety jest to układ docelowy. Wcale przy nim nie obstaję. Tylko że na kilka układów przesymulowanych w PSPICE tylko ten daje wyniki jakie oczekuję.

Wymyśliłem sobie że cały układ (wspomniane układy do PT100 + trochę cyfrówki + mikrokontroler) będzie zasilane z przetwornicy AIMTEC lub QLT POWER 24V/5V 400mA. Czy to dobry pomysł?

Jak cały układ już zmontuję to napiszę na grupie jakie są wyniki.

A szkoda, na naukę nigdy nie jest za późno.

Robert

W dniu 2011-09-08 08:13, Robert pisze:

Mogę odpowiadać na _konkretne_ Twoje pytania, konstruować za Ciebie nie będę, ok? W tej aplikacji niezmiennie poleciłbym chopper lub autozero, powodem jest niezmienny z założenia offset. W innych WO nie stosujących tej techniki przetwarzania co jakiś czas (kilka miesięcy, rok) trzeba ponownie kalibrować urządzenie.

Ja też buduję sporadycznie układy w których jest WO, wiem jakie potrafią być czasem trudności z tego powodu.

Czołowi producenci WO, udostępniają swoje programy do symulacji na bazie PSPICE. Ja używam TINA autorstwa Texas Instruments. Analog, Linear też udostępniają własne.

To masz przechlapane, bo układ będzie relatywnie szybko tracił kalibrację. Napisałeś o interface CAN, jeżeli do tego będzie to jeździć na jakimś pojeździe lub pracować w warunkach wibracji to jeszcze gorzej.

Przetwornica w pobliżu układów analogowych to kiepski lub zły pomysł. Jeżeli nie ma wyjścia, to najpierw uruchamia się cały układ analogowy zasilany ze stabilizatorów liniowych (sprawdzając oscyloskopem tętnienia) a dopiero później dokłada przetwornicę i sprawdza, czy "sieje".

To proszę: nie umieściłeś filtrów dolnoprzepustowych między PT100 a WO, a to bardzo zły pomysł. Policz taki filtr na 10Hz.

Jak popatrzeć na koszta, to może jednak przyjmiesz moją pierwszą propozycję zastosowania specjalizowanego ADC do PT100?

Daj sobie też spokój z trójprzewodowym układem pomiarowym, dopiero czteroprzewodowy (układ Kelvina) nie wnosi błędów pomiaru.

K.