He tenido una serie de problemas para conseguir buenas análogo estable de las lecturas de un sensor de temperatura RTD. Las lecturas de temperatura tienen una tendencia a rebotar hasta +/- 5 ° C. El circuito es muy básico, un divisor de voltaje formado entre una resistencia fija y un RTD conectado a tierra. El voltaje en el RTD luego se introduce en un amplificador de ganancia programable de 16 V/V. La señal analógica de salida del amplificador de ganancia programable luego se introduce en un 10-bit ADC de un PIC microprocesador. He aplicado un filtro de paso bajo en el software de intentar solucionar el problema, pero las lecturas de temperatura son todavía muy inestable. ¿Alguien tiene alguna sugerencia sobre donde podía mirar para encontrar el origen del problema y corregirlo?
Respuestas
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Hay un par de lugares para buscar.
Primero que todo, usted debe tener algún filtro analógico antes de probar. Las mediciones de temperatura son generalmente lenta cambiar lo que debe ser posible filtrar bastante agresiva. Incluso un simple RC puede ser muy eficaz.
Considere cuánto cable entre el circuito y el RTD. Donde es que el cable que va en relación a otros (potencialmente ruidosas) los cables? La separación entre el cableado de los telares y la reducción de la longitud del cable puede tanto ayudar en este caso. Como puede mejor la calidad de la blindado y/o cableado de par trenzado.
Si usted tiene acceso a un osciloscopio debe tratar y medir el voltaje de la señal que se va a ver en el adc. Suponiendo que no hay presencia de ruido, la naturaleza del ruido dará alguna pista de dónde viene.
Considere cómo el sensor y la uC circuito a tierra con respecto a lo que nunca es el que se está midiendo. Si el RTD es conectado a una toma de tierra de objeto, es posible que el ruido se acopla como un resultado de un bucle de tierra.
Si se puede publicar más detalles sobre el circuito tiene, cómo está el filtrado de las muestras y la aplicación, debería ser posible para proporcionar algo más de información específica.
La primera cosa que me gustaría ver es rizado en la tensión de ferrocarril. Ruidoso voltajes asesino con un divisor de voltaje. Una mayor medida de la calidad del sistema puede utilizar una regulado fuente de corriente constante a la unidad de la RTD en lugar de un divisor de voltaje. Un LM317 se puede utilizar para hacer esto - gancho de una resistencia entre la SALIDA y el AJUSTE de la terminal, y el gancho de la RTD entre ADJ y GND. El valor de la resistencia entre la salida y el ajuste conjunto de la corriente que pasa a través de la RTD - uso preciso de la resistencia para estar seguro de la cantidad de corriente.
De lo contrario, intento hacer el filtrado en el hardware, si es posible. Primero tienes que averiguar de donde proviene el ruido para hacerla efectiva. Determinar qué frecuencias de ruido que está viendo y, a continuación, sonda, en la entrada a la etapa de ganancia, la salida y la entrada del ADC. Si hay ruido en todas partes, entonces es en el origen, de lo contrario se inyecta en algún otro lugar. Asegúrese de que todos los de su IC tienen condensadores de bypass para empezar. A continuación, asegúrese de que usted no tiene ningún tiempo de los bucles de tierra - que todo sea tan directo (alta corriente) de una conexión a tierra como sea posible. No encadenamiento de los terrenos - todo debe obtener su propia conexión a tierra que no se ejecuta a través de otros chips.
Si usted está viendo ruido en la fuente, es probable que su fuente de voltaje para el divisor. Para combatir esto, se puede poner un condensador en paralelo con la RTD realizar un filtrado simple circuito. Sólo averiguar cuál de las frecuencias de ruido que usted está viendo y coincide con el condensador a la resistencia de la RTD y la figura hacia fuera.
Un culpable común está a cargo de acoplamiento entre los canales del ADC (ignorar si usted está usando sólo 1 canal).
La mayoría de los microcontroladores con multicanal Adc tiene un multiplexor y un condensador de muestreo. El muestreo de condensador podrían estar en el 1-10pf gama. Cuando se cambia de un canal a otro, de que el muestreo de condensador inicialmente conserva la carga de la canal anterior de la tensión. El muestreo de condensadores, a continuación, tiene a cargo arriba/abajo para el voltaje en el siguiente canal, y tiene una constante de tiempo que depende de la impedancia externa en el ADC canal de entrada.
Es una buena práctica utilizar un circuito RC a la derecha en el canal ADC entradas. (edit: si usted tiene un divisor de tensión, no es necesario el R; el equivalente Thevenin de la resistencia actúa como una resistencia, por lo que una de 10K y una 1K divisor producirá una resistencia equivalente de 909 ohmios.) Yo tiendo a usar algo en el barrio de 499 ohmios, 100-300pf. Lo que pasa es que el condensador externo en la red de RC actúa como un embalse de almacenamiento, de modo que cuando el ADC multiplexor de los interruptores, el condensador externo muy rápidamente cargar el condensador de muestreo. Hay un equilibrio entre el uso de una pequeña capacitancia (fast constante de tiempo, pero transitorio inicial cuando ADC mux interruptores es muy grande) frente a una gran capacitancia (muy poco transitorio inicial en el condensador externo cuando ADC mux interruptores, pero mucho tiempo constante) y se puede resolver esto por sí mismo para optimizar.
En general, usted necesita para hacer esto incluso si usted está utilizando un amplificador operacional para amortiguar la tensión que conduce a la ADC. Esto es debido a que op-amps no son grandes en el trato con alta frecuencia de las cargas no lineales como un multiplexor + condensador de muestreo.
Si no amortiguar la tensión que conduce hacia el ADC con un op-amp, tenga en cuenta que una fuente de alta resistencia puede ser un problema. Este cargo acoplamiento provoca una corriente que fluye entre un canal y el siguiente, con la actual igual a f * C * deltaV, donde f = frecuencia de muestreo, C = interno de muestreo de la capacitancia, y deltaV = voltaje entre los sucesivos canales muestreados por el ADC. Ejemplo: deltaV <= +/-3V, C = 5pf, f = 1000 hz produce una carga de acoplamiento de corriente de hasta +/- 15nA. Si la impedancia de la fuente es de 10K, obtendrá un voltaje de offset de hasta +/-150uV dependiendo de la diferencia de tensión entre los canales. (Esto sólo se convierte en un problema con altas velocidades de muestreo o de una fuente de alta impedancia)
Usted también puede estar ejecutando en EMI susceptibilidad. Componentes activos (tales como su PGA) son propensos a un fenómeno llamado RF rectificación donde un CA alteración en las frecuencias altas en la entrada del amplificador hace que un DC perturbación a la salida de un amplificador. Esto es muy común en la alta ganancia de circuitos (verás un montón de termopar amplificadores) en un entorno con mucho ruido eléctrico.
Si este es el problema, la derivación a cabo el ruido de alta frecuencia por poner uno o más buena de alta frecuencia condensadores de bypass (1000pf-10000pf de cerámica de la que probablemente sea la mejor) a través de los puntos más cercanos que son los insumos de su circuito. (por ejemplo, si usted tiene un 4-resistencia de un op-amp amplificador diferencial:
a continuación, poner 2 condensadores en la entrada de las resistencias -- de V1 a GND y V2 a GND, usted puede necesitar un 3er uno de V1 a V2 si hay una gran cantidad de diferencial de ruido-y NO a través de los op-amp entradas)
