He tenido que hacer casi esta en un anterior RL de trabajo, así que voy a ir a través de los problemas que pueden ver aquí y dar al menos una somera descripción de lo que hicimos, aunque una) fue de alrededor de 20 años atrás, por lo que mi memoria podría estar en desacuerdo con la realidad, b) se encontraba en la seguridad intrínseca del sistema que añade componentes adicionales para limitar la potencia disponible bajo condiciones de falla, y c) yo no estaba en el diseño original.
El nivel de bloque de circuito fue una conmutación de la fuente de corriente (estable, razonablemente exacta, pero no a la precisión requerida para la medición) de la alimentación de la Kelvin-conectado PRT y sensores de alta precisión de referencia de resistencia (0.01%), con distintos puntos de la fed a través de la protección de resistencias y un multiplexor de 24-bits de doble pendiente la integración de ADC. Esto le dio una precisión de 0,01 C en el medio de la gama, pero solo el 0.02 C (0.013 C IIRC) en el extremo más alto debido a corrientes de fuga que actúan sobre la protección de las resistencias, de gama baja puede arreglar como se indica a continuación. El uso de un resistor de referencia y de medición ratiometrically evita la necesidad de una precisa y estable fuente de corriente y relaja las restricciones en el ADC de referencia para que un comercial normal componente será suficiente.
Supongo que el punto de medición es remoto de la electrónica (el sensor está en el final de algunas de cable), porque de lo contrario vas a tener grandes problemas con la electrónica está fuera de su rango de temperatura especificado (el normal industriales rango es de -55 a +85C). Esta bastante bien dicta el uso de Kelvin conexiones (4 hilos PRT), de modo que la resistencia del cable puede ser eliminado de la medición de la corriente de excitación es enviado por un par de cables, y el voltaje se mide en el otro (donde el cable que los costos son muy altos, usted puede utilizar de 3 hilos con equilibrado longitudes y compensar el cable común con algunos de los más medidas y software). La medida básica es medir el voltaje en el sensor y a través de la referencia de resistencia; siendo la misma corriente a esto le permite calcular el PRT resistencia y por lo tanto calcular la temperatura.
La conmutación de la corriente de excitación evita la auto-calefacción permitiendo al mismo tiempo un nivel de excitación lo suficientemente alta como para dar razonables niveles de señal; usted puede elegir la corriente de excitación de modo que el más alto del circuito del sensor de la resistencia da un voltaje de cerca de rango completo, pero aún en la región lineal, teniendo en cuenta la resistencia del sensor, de referencia, cables de conexión, la variación de la temperatura de estos, la variación de la temperatura de la fuente de corriente, etc. Usted puede ajustar la corriente de excitación por el DAC de salida (un verdadero DAC, no el PWM líneas) y el uso de software para ajustar el nivel de largo plazo para mantener el más alto ADC de lectura cerca de rango completo - esto podría evitar la pérdida de resolución a bajas temperaturas (de baja temperatura PRT = baja resistencia = baja ADC lectura = menos bits por grado = menor precisión). Para que el sistema tenía (una corriente fija) los niveles de potencia eran tan bajos que no era insignificante auto-calefacción durante el período de medición, pero si el auto-calefacción es un tema que podría tomar varias lecturas (al menos tres) y calcular el t=0 la resistencia suponiendo un incremento exponencial-asintótica curva de temperatura (como V en un CR de temporización del circuito, tomar mediciones en la t1,t2,t3 y proyecto de volver a ir a V o T a t0; tres sesiones de lectura son necesarias para evitar el tener que conocer la constante de tiempo y el final de la V o T).
El uso de un solo ADC evita los problemas de (in)adecuación de los ADCs de la introducción de unmeasureable errores; mi sistema tenía la ADC configurado como único terminó, pero usted puede encontrar que una entrada diferencial de configuración simplifica las cosas, sin embargo reloj para las corrientes de fuga y cómo varían con la entrada en modo común. El uso de una doble vertiente converter necesitas utilizar polypropelene o de polietileno de condensadores en el circuito ADC para minimizar la absorción dieléctrica, estos son grandes y costosas (y también el uso de anillos de seguridad en el PCB, y minimizar ciertos PCB de seguimiento longitudes desde el epoxi en FR4 ha dieléctrica alta absorción). Un delta-sigma convertidor evita que pero presenta problemas con el tiempo de asentamiento en el cambio de la señal de entrada (tirar las N primeras lecturas) que se extiende el tiempo de medición y puede permitir la auto-calentamiento comienzan a afectar a las lecturas o prevenir con tiempo de lectura (que es la razón por la doble vertiente fue elegido, con los componentes disponibles en ese momento). Si hay un bloque de ganancia disponible en la entrada del ADC vale la pena usarlo para permitir que la corriente de excitación para ser minimizado, pero no trate de obtener lindo por un cambio de la ganancia entre las lecturas como las ganancias son nunca exactamente los valores nominales, por lo ADC lecturas tomadas con diferentes ganancias no son compatibles para este propósito.
Otra perniciosa fuente de error es involuntario termopar uniones; incluso estañado sobre cables de cobre (o trazas de PCB) puede dar este efecto. Además de tratar de minimizar el número de diferentes metal-metal de las articulaciones en el camino de la señal, asegúrese de que usted no puede evitar son equilibrados pares y isotérmica para los efectos de cancelar, y que el camino de la señal se mantiene como la medida de lo posible de mayor trazas actuales. Tenga cuidado de su circuito de motivos; que la entrada del ADC lado de la tierra (que puede ser utilizado como una referencia para la fuente de excitación de corriente) conectado en un solo punto para un análogo de la tierra (ADC chip y el multiplexor de entrada motivos), que está conectado en un solo punto para el sistema (microprocesador, etc) de tierra que esté conectado en un solo punto a la fuente de alimentación a tierra de entrada. Otra fuente de error puede ser la entrada de corrientes de fuga; si usted tiene cualquier problema significativo de la resistencia en serie con la entrada del ADC (como el multiplexor 'en' la resistencia, o un filtro paso-bajo) comprobar que la caída de tensión en esta resistencia a la máxima corriente de fuga es suficientemente pequeño. También, para esta precisión, debe asegurarse de que hay muy pocas fugas en el sensor y en otras partes del sistema, como la referencia a la resistencia; nada menos que a unos 10 metros tendrá un notable efecto.
Cuando se toma una lectura, encienda la corriente de excitación, esperar un ms o menos para que se asiente (recuerde que el cable del sensor tiene inherente la capacitancia que debe ser cargada a un estado estacionario), hacer el ADC convertions en todos los canales en un momento preciso, a continuación, vuelva a leer todos, pero el último en el orden inverso en el mismo tiempo; realizar dos series de lecturas si es necesario para calcular cualquier auto-calentamiento, a continuación, apague la excitación. El tiempo nominal para el conjunto de las lecturas es el de la extraña singleton lectura (para una doble vertiente converter es el instante en que la entrada de muestreo y retención capacitor se desconecta de las entradas), y los pares de lecturas debe ser el mismo, pero si son diferentes, posiblemente debido a la auto-calentamiento, usted puede el promedio de ellos para dar un equivalente de la lectura en el tiempo nominal. Con un alambre de 4 PRT tiene el PRT de la lectura y de la lectura de referencia, multiplicar la referencia del valor de la resistencia por la relación de estos para obtener el PRT resistencia; 3-alambre PRT restar la lectura a través de la unidad de cable desde el PRT leer primero para compensar la línea común. Leer múltiples Prt usted podría cadena en serie si la fuente de corriente tiene suficiente de cumplimiento y tienen el multiplexor de entrada con suficientes canales para seleccionar cualquiera de los sensores (o la referencia de resistencia), o conectar la unidad, usted todavía necesita una amplia multiplexor de entrada, pero la fuente de corriente del cumplimiento de los requisitos están relajados.
Para convertir PRT resistencia a la temperatura a la que podría intentar generar o buscar una fórmula, pero el sistema había usado el fabricante R-T tablas de datos y lo hizo de la interpolación cuadrática en los tres más cercanos puntos de datos; esto permite un fácil cambio de los sensores utilizados (acabo de poner la nueva tabla) o calibración individual mediante la sustitución de una tabla de valores de medición.
