Ich musste dies bei einem früheren RL-Job so ziemlich tun, also werde ich die Probleme, die ich hier sehen kann, durchgehen und zumindest eine Beschreibung dessen geben, was wir getan haben, obwohl a) es vor ungefähr 20 Jahren war, also meine Der Speicher kann von der Realität abweichen. b) Er befand sich auf einem eigensicheren System, das zusätzliche Komponenten hinzufügt, um die verfügbare Leistung unter Fehlerbedingungen zu begrenzen. c) Ich war nicht der ursprüngliche Designer.
Die Blockschaltung war eine geschaltete Stromquelle (stabil, ziemlich genau, aber nicht auf die für die Messung erforderliche Genauigkeit), die den mit Kelvin verbundenen PRT-Sensor und einen hochpräzisen Referenzwiderstand (0,01%) speiste, wobei verschiedene Punkte durch Schutzwiderstände gespeist wurden und einen Multiplexer zu einem 24-Bit-Dual-Slope-Integrations-ADC. Dies ergab eine Genauigkeit von 0,01 ° C in der Mitte des Bereichs, jedoch nur 0,02 ° C (0,013 ° C IIRC) am oberen Ende aufgrund von Leckströmen, die auf die Schutzwiderstände wirken und am unteren Ende wie unten angegeben fixierbar sind. Durch die Verwendung eines Referenzwiderstands und die ratiometrische Messung wird die Notwendigkeit einer genauen und stabilen Stromquelle vermieden und die Einschränkungen der ADC-Referenz gelockert, sodass eine normale kommerzielle Komponente ausreicht.
Ich gehe davon aus, dass der Messpunkt von der Elektronik entfernt ist (der Sensor befindet sich am Ende eines Kabels), da Sie sonst große Probleme haben werden, wenn die Elektronik außerhalb des angegebenen Temperaturbereichs liegt (der normale Industriebereich beträgt -55 +) 85C). Dies erfordert ziemlich gut die Verwendung von Kelvin-Verbindungen (ein 4-Draht-PRT), so dass der Kabelwiderstand bei der Messung eliminiert werden kann - der Erregerstrom wird über ein Adernpaar geleitet und die Spannung wird auf dem anderen gemessen (wo die Kabelkosten liegen) sehr hoch, Sie können 3-Draht mit ausgeglichenen Längen verwenden und den gemeinsamen Draht mit etwas mehr Messungen und Software kompensieren). Die Grundmessung besteht darin, die Spannung am Sensor und am Referenzwiderstand zu messen.
Durch das Schalten des Erregerstroms wird eine Eigenerwärmung vermieden, während ein Erregungspegel hoch genug ist, um angemessene Signalpegel zu erzielen. Sie können den Erregerstrom so wählen, dass der höchste Widerstand des Sensorkreises eine Spannung nahe dem vollen Bereich, aber immer noch im linearen Bereich ergibt, wobei der Widerstand des Sensors, die Referenz, die Verbindungskabel, die Temperaturschwankung dieser und die Temperaturschwankung von berücksichtigt werden die Stromquelle usw. Sie können den Erregerstrom über den DAC-Ausgang (einen echten DAC, nicht die PWM-Leitungen) einstellen und den Antriebspegel mithilfe von Software langfristig anpassen, um den höchsten ADC-Wert nahe am vollen Bereich zu halten - dies würde vermeiden Auflösungsverlust bei niedrigen Temperaturen (niedrige PRT-Temperatur = niedriger Widerstand = niedriger ADC-Messwert = weniger Bits pro Grad = verringerte Genauigkeit).
Durch die Verwendung eines einzelnen ADC werden Probleme mit (falschem) Abgleich der ADCs vermieden, die zu nicht messbaren Fehlern führen. In meinem System war der ADC als Single-Ended konfiguriert, aber Sie können feststellen, dass eine differentielle Eingangskonfiguration die Sache vereinfacht. Achten Sie jedoch auf Leckströme und deren Variation mit dem Gleichtakt des Eingangs. Bei Verwendung eines Konverters mit doppelter Steigung müssen Sie Polypropelen- oder Polyethylenkondensatoren in der ADC-Schaltung verwenden, um die dielektrische Absorption zu minimieren. Diese sind groß und teuer (und verwenden auch Schutzringe auf der Leiterplatte und minimieren bestimmte Leiterplattenspurlängen, da das Epoxid in FR4 vorhanden ist hohe dielektrische Absorption). Ein Delta-Sigma-Wandler vermeidet dies, führt jedoch zu Problemen mit der Einschwingzeit bei Änderung des Eingangssignals (Wegwerfen der ersten N Messwerte), wodurch die Messzeit verlängert wird und die Eigenerwärmung möglicherweise die Messwerte beeinflusst oder ein rechtzeitiges Lesen verhindert (weshalb Die Doppelsteigung wurde mit den zu diesem Zeitpunkt verfügbaren Komponenten gewählt. Wenn am Eingang des ADC ein Verstärkungsblock verfügbar ist, lohnt es sich, diesen zu verwenden, um die Minimierung des Erregerstroms zu ermöglichen. Versuchen Sie jedoch nicht, durch Ändern der Verstärkung zwischen den Messwerten niedlich zu werden, da die Verstärkungen niemals genau die Nennwerte sind. Daher sind ADC-Messwerte mit unterschiedlichen Verstärkungen für diesen Zweck nicht kompatibel.
Eine weitere schädliche Fehlerquelle sind unbeabsichtigte Thermoelementverbindungen. Sogar die Verzinnung auf Kupferdrähten (oder Leiterplattenspuren) kann diesen Effekt erzielen. Stellen Sie neben dem Versuch, die Anzahl der unterschiedlichen Metall-Metall-Verbindungen im Signalpfad zu minimieren, sicher, dass alle nicht zu vermeidenden Verbindungen in ausgeglichenen Paaren und isotherm sind, damit sich alle Effekte aufheben, und dass der Signalpfad so weit wie möglich von einem höheren Strom entfernt bleibt Spuren. Achten Sie auf Ihre Schaltungsgründe. Die eingangsseitige Masse des ADC (die als Referenz für die Erregerstromquelle verwendet werden kann) muss nur an einem Punkt mit einer analogen Masse (Masse des ADC-Chips und des Eingangsmultiplexers) verbunden sein, die nur an einem Punkt mit dem System (Mikroprozessor) verbunden ist usw.) Masse, die nur an einem Punkt mit dem Erdungseingang der Stromversorgung verbunden ist. Eine weitere Fehlerquelle können Eingangsleckströme sein; Wenn Sie einen signifikanten Widerstand in Reihe mit dem ADC-Eingang haben (z. B. den Multiplexer-Einschaltwiderstand oder ein Lo-Pass-Filter), prüfen Sie, ob der Spannungsabfall über diesem Widerstand bei maximalem Leckstrom ausreichend gering ist. Für diese Präzision müssen Sie außerdem sicherstellen, dass der Sensor und andere Teile des Systems, z. B. der Referenzwiderstand, nur eine sehr geringe Leckage aufweisen. Alles, was weniger als 10 Millionen beträgt, hat einen spürbaren Effekt. wie der Referenzwiderstand; Alles, was weniger als 10 Millionen beträgt, hat einen spürbaren Effekt. wie der Referenzwiderstand; Alles, was weniger als 10 Millionen beträgt, hat einen spürbaren Effekt.
Schalten Sie beim Ablesen den Erregerstrom ein, warten Sie etwa eine ms, bis er sich eingestellt hat (denken Sie daran, dass das Sensorkabel eine inhärente Kapazität hat, die in einen stabilen Zustand geladen werden muss), und führen Sie die ADC-Wandlungen auf allen Kanälen zu einem festen Zeitpunkt durch , dann alle bis auf den letzten in umgekehrter Reihenfolge zum gleichen Zeitpunkt erneut lesen; Führen Sie bei Bedarf zwei weitere Messwerte durch, um die Eigenerwärmung zu berechnen, und schalten Sie dann die Erregung aus. Die Nennzeit für den Satz von Messwerten ist die des ungeraden Singleton-Messwerts (für einen Dual-Slope-Wandler ist es der Moment, in dem der Eingangsabtast- und Haltekondensator von den Eingängen getrennt wird), und die Messwertepaare sollten die sein gleich, aber wenn sie unterschiedlich sind, möglicherweise aufgrund der Eigenerwärmung, können Sie sie mitteln, um zum Nennzeitpunkt einen gleichwertigen Wert zu erhalten. Bei einem 4-Draht-PRT haben Sie den PRT-Wert und den Referenzwert. Multiplizieren Sie den Referenzwiderstandswert mit dem Verhältnis dieser Werte, um den PRT-Widerstand zu erhalten. Bei 3-Draht-PRT wird zuerst der Messwert über den Antriebsdraht vom PRT-Messwert subtrahiert, um die gemeinsame Leitung zu kompensieren. Um mehrere PRTs zu lesen, können Sie sie entweder in Reihe schalten, wenn die Stromquelle ausreichend konform ist und der Eingangsmultiplexer über genügend Kanäle verfügt, um einen der Sensoren (oder den Referenzwiderstand) auszuwählen, oder den Frequenzumrichter multiplexen - Sie benötigen immer noch einen breiten Eingang Multiplexer, aber die aktuellen Anforderungen an die Quellenkonformität werden gelockert.
Um den PRT-Widerstand in Temperatur umzuwandeln, könnten Sie versuchen, eine Formel zu generieren oder nachzuschlagen, aber das System, für das ich die RT-Datentabellen des Herstellers verwendet und die drei nächstgelegenen Datenpunkte quadratisch interpoliert habe; Dies ermöglicht ein einfacheres Wechseln der verwendeten Sensoren (einfach die neue Tabelle einfügen) oder eine individuelle Kalibrierung durch Ersetzen einer Tabelle mit Messwerten.
