ich plane gerade einen Temperatursensor welchen ich für meine Heizungs- steuerung einsetzen werde. Bis jetzt verwende ich einen NTC welchen ich als Spannungsteiler beschalte und den Spannungsabfall stromlos differenziell messe. Es folgt ein Instrumentenverstärker (AD623) und dann sollte der AD-Wandler vom Atmel kommen. Nun erzeugt der Temperatursensor zwar eher geringe hochfrequente Anteile, aber ich bin etwas ängstlich und weis nicht was alles so über die lange Leitung einstreuen wird. Ich brauche also noch einen Antialiasfilter. Zuerst betrachtete ich es als kein großes Problem und berechnete fix einen aktiven VCVS-Filter. Doch dann merkte ich, dass alle diese Filter den Gleichanteil verstärken oder abschwächen was in dieser Anwendung natürlich inakzeptabel ist. Passive Filter werden bei den niedrigen Frequenzen jedoch wegen der großen Bauteilwerte unhandlich. Ich könnte höchstens die Samplingrate erhöhen und den passiven Filter entsprechend dimensionieren und digital filtern. Bei 10 Bit Auflösung will man ja schon 60dB Dämpfung der Aliasfrequenzen. Das bedeutet also mind. 6 fache Überabtastung mit einem einfachen RC-Filter. Dort wird dann aber das R relativ hoch und ich müsste noch einen Buffer dahinterschalten.
Geht es so oder gibt es auch aktive Filter die den Gleichanteil unberührt lassen? Erhöht sich, wenn ich die Überabtastung mache aber die hohen Frequenzanteile schon gedämpft sind meine Auflösung?
Also z.B. RC-Grenzfrequenz=10Hz entspricht ca 60dB Dämpfung bei 6kHz. Kann ich, wenn ich nun mit 12kSPS abtaste und digital auf 10Hz filtere mit einer höheren Auflösung rechnen?
Netzbrumm 50 Hz und HF; beides bekommt man problemlos mit abgeschirmtem Kabel (in rauher Umgebung noch symmetrisch) + HF-Verdrosselung in den Griff, da brauchst Du keine weiteren Filter.
Heft 10 S.19 ). Wenn das Signal dann immer noch wackelt ist in Software Averager( Heft 10 S.23 ) weil multiplikationsfrei für kleinen Controller am einfachsten. Braucht allerdings RAM. MfG JRD
Ich hätte gerne 0.5K absolute Genauigkeit. Wesentlich mehr geht ohne Kalibrierung mit den NTC Sensoren auch nicht. Und ich weis nicht wie genau es wird wenn man sie bei 0°C und 100°C justiert. Denn man bekommt dabei nur zwei Messwerte und kann damit nur zwei Werte der Kennlinienfunktion bestimmen.
Nicht besser 100Hz und je 2 mitteln? Sonst samplest heute immer auf der positiven Spannungsspitze und morgen auf der negativen und siehst das ganze immer nur als DC-Offset.
ich hoffe, du ben=F6tigst den Regler f=FCr einen Klimaschrank und nicht etwa f=FCr eine Zimmerheizung. Dann hast du n=E4mlich IMO keine Chance, eine solches Regelverhalten zu erreichen. Jedenfalls wird es vermutlich nicht ganz einfach, passende Parameter f=FCr den Algorithmus zu finden. Schon aufgrund der immensen Totzeiten und Zeitkonstanten der Regelstrecke wird das wohl ohne Kompromiss zwischen Aufheizzeit und =DCberschwingen nicht gehen. Es sei denn, du implementierst einen selbstoptimierenden Regler.
Warum verwendest du einen NTC? Ich w=FCrde einfacher zu handhabende Sensoren vorschlagen. Die haben dann schon fabrikfrisch eine definierte und lineare Kennlinie.
Zum Thema "HF"-Schwingungen: Was verstehst du unter HF?
Ein Tiefpaß mit V=1 läßt natürlich den DC-Wert unverändert, insofern ist mir nicht klar, wo da Probleme auftreten sollten. Ich hab hier noch eine kleine Musterlösung parat für eine sogenannte Sallen-Key-Struktur:
Für die Ordnung 5 hab ich auch noch sowas, nur wird die Anforderung an die Bauteiletoleranz dann sehr hoch und die Verstärkung 1 läßt sich dann nicht erreichen.
Hier bei Ordnung 3 läßt sich die Verstärkung variieren, sogar Also z.B. RC-Grenzfrequenz=10Hz entspricht ca 60dB Dämpfung bei 6kHz.
Mit Oversampling kannst Du zwar die Auflösung erhöhen, indem Du das Quantisierungsrauschen digital filterst, jedoch klappt das nicht bei DC. Da wäre dann IMHO noise-shaping notwendig, also Rückkopplung, das was Sigma-Delta-Wandler machen. Der Aufwand lohnt sicher nicht.
Was Du beim Oversampling sparst ist der Antialias-TP, der muß hier bei 6 KHz filtern und nicht bei 1 KHz bei 6facher Überabtastung. Die 50 Hz kannst Du IMHO auch digital filtern, siehe Vorschläge wie Averaging. Was in Deinem Fall einfacher zu realisieren und wirksamer ist, kann ich so nicht sagen. Man könnte es durch eine Simulation vorher abschätzen. Ein einfaches digitales Filter könnte jedoch IMHO die Einstellzeit stark vergrößern, wenn es nicht gerade ein transformierter Bessel-TP ist, der auf Deinem uC aber vielleicht nicht realisierbar ist. Auf den analogen TP würde ich keinesfalls verzichten, der Controller koppelt Dir jede Menge HF ein denke ich mal. Erfahrungsgemäß (DSP-Board) läßt ein TP
1.Ordnung im Audiobereich noch hörbares Rauschen in Form von Alias-Komponenten durch die Rechnerkopplung oder vom Ausgang der Soundkarte durch.
Gut. Bei einem Messbereich von 0°C bis 100°C sind das 8 Bit. Mittelung ueber mehr als 16 Abtastwerte bringt (theoretisch) zwei Bit Aufloesung mehr. Also muessen nur die oberen 6 Bit wirklich stabil sein.
Deswegen wunderte mich Dein verzweifelter Kampf um's letzte Digit ;-)
Andererseits schadet es nichts, zwei passive Tiefpaesse und einen OP07 o.ae. (=5 Bauelemente, praktisch kein Stromverbrauch) als Puffer nachzuschalten. Ueberabtasten und Mittelwert bilden lohnt mMn immer, und der Aufwand ist auch nicht so hoch.
Mehr halte ich fuer uebertrieben.
Ja. Wahrscheinlich ist tabellarische Korrektur sinnvoll. Ich weiss nicht, ob man ohne Korrektur wirklich auf +-0.5°C kommt.
Nun. Ich will meine Zimmertemperatur sicher nicht auf 1°C genau regeln. (Die Heizung kennt auch nur den Zustand ein und aus) Aber wenn ich eh schon eine Regelung baue will ich auch einen Temperaturlogger für innen und ausßen implementieren. Ausserdem wird ein Regler evt. noch die Wärmematte der Pflanzen regeln. Und dort waren dann +-1K schon schön.
Das wäre ja mal eine interessante Aufgabe :-)
Naja. Was schlägst du vor? Ich habe die Schaltung bis jetzt so ausgelegt das es auch mit einem PT100 funktionieren könnte.
Leider hier deshalb nicht verwendbar: haut auch DC des Signals raus. Man muß also doch die andere Variante und 100Hz nehmen. Beide sind in dem Artikel beschrieben.
Bei Räumen kommt dazu die Differenz zwischen Meßpunkt und dem Ort, an dem die Temperatur gelten soll sowie das völlig verschiedene Ansprechen des einetlichen Objektes und des Meßfühlers auf Unterschiede zwischen Luft- und Strahlungstemperatur.
nat=FCrlich kann man aktive Tiefpassfilter h=F6heren Grades mit steilerem= =20 =DCbergang vom Durchla=DF in den Sperrbereich auch f=FCr 10 Hz Grenzfrequ= enz=20 berechnen und auch bauen. Ein ordentlicher Tiefpa=DF hat auch den=20 Gleichanteil unver=E4ndert zu lassen, bei geeigneter Wahl von=20 Operationsverst=E4rkern, Betriebsspannung und Eingangsspannung l=E4sst si= ch=20 das auch praktisch erreichen.
Völlig übertriebener Aufwand mit mäßiger Genauigkeit. Wenn man Widerstandsänderungen essen will, dann macht man das zweckmäßigerweise durch ein Rampenverfahren mit einem Komparator. Es gibt bei geeigneter Auslegung der Schaltung Möglichkeiten, die Hardwaredriften zu eliminieren (google mal nach "dual slope" oder "quad slope" oder nimm Dir ein gutes Buch über AD-Wandlung zur Hand) Damit bekommst Du Deine ganze Messung ohne A/D mit dem Zähler ziemlich genau hin. IMHO gibt es für den MSP430 eine Appnote dazu. Ansonsten wieder mein Hinweis zur Fa acam. Die machen das ultraoptimiert auf ASIC oder FPGA, das Prinzip geht aber genauso gut, vielleicht nicht ganz so stromsparend, im µC. Wenn Du 0,x K absolut haben willst, willst Du aber sicher keinen NTC verwenden... Da führt dann am Platinsensor nichts vorbei.
Nein. Es sind "voltage-controlled voltage-source" Filter.
Ich dachte das geht nicht. Aber ich habe mich auch noch nicht intensiver mit Filterdesign beschäftigt. Nur wenn ich mir den Pol-Nullstellenplan mit dem Tomatenstangen/Reißzwecken-Gummihautmodell vorstelle, ist es schon ein Glücksfall wenn bei jw=0 die Verstärkung gerade 1 ist.
Ist das eine praktische oder eine theoretische Einschränkung?
Ja, das gefällt mir. Aber Operationsverstärker haben doch von Natur aus ein Tiefpassverhalten. Warum sinkt dann die Sperrdämfpung bei einigen Schaltungen wieder bei hohen Frequenzen? Die Werte sehen irgendwie so aus als hättest du sie aus einem Progamm entnommen. Ist das selber geschrieben oder irgendwo ver- fügbar?
Naja. Ich würde es mal probieren. Denn ich will es ja nicht besonders einfach machen sondern auch was dabei lernen. Ich muss ja auch nicht kontinuierliche messen sondern kann erst ein paar Sampels in den Speicher schreiben und dann filtern.
Der AD-Wanlder ist im uC integriert. Wenn da etwas einkoppelt bekomme ich es nicht mehr heraus. Ob sich Spikes etc. von der digialen Spannungsversorgung in die analoge einkoppeln wird sich zeigen.
Ich werde es mal ausprobieren. Ich habe jetzt sowohl einen Sallen- Key Filter als auch eine Brücke vorgesehen. Wenn es rottz des guten analogen Aufbaues nix wird kann ich den später bestücken.
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.