Ho dovuto fare praticamente questo in un precedente lavoro di RL, quindi esaminerò i problemi che posso vedere qui e darò almeno una descrizione schematica di ciò che abbiamo fatto, anche se a) è stato circa 20 anni fa, quindi il mio la memoria potrebbe essere in contrasto con la realtà, b) era su un sistema intrinsecamente sicuro che aggiunge componenti extra per limitare la potenza disponibile in condizioni di guasto, e c) non ero il progettista originale.
Il circuito a livello di blocco era una sorgente di corrente commutata (stabile, ragionevolmente accurata ma non alla precisione richiesta per la misurazione) che alimentava il sensore PRT collegato a Kelvin e un resistore di riferimento ad alta precisione (0,01%), con vari punti alimentati attraverso resistori di protezione e un multiplexer ad un ADC integrato a doppia pendenza a 24 bit. Ciò ha fornito una precisione di 0,01 ° C nel mezzo dell'intervallo, ma solo 0,02 ° C (0,013 ° C IIRC) nella fascia alta a causa delle correnti di dispersione che agiscono sui resistori di protezione, fissabili alla fascia bassa come indicato di seguito. L'uso di un resistore di riferimento e la misurazione raziometrica evitano la necessità di una sorgente di corrente precisa e stabile e allentano i vincoli sul riferimento ADC in modo tale che sia sufficiente un normale componente commerciale.
Presumo che il punto di misurazione sia remoto dall'elettronica (il sensore si trova alla fine di alcuni cavi), perché altrimenti si verificheranno grossi problemi con l'elettronica che si trova al di fuori dell'intervallo di temperatura specificato (l'intervallo industriale normale è -55 + 85C). Questo abbastanza bene impone l'uso di connessioni Kelvin (un PRT a 4 fili) in modo che la resistenza del cavo possa essere eliminata dalla misurazione - la corrente di eccitazione viene inviata lungo una coppia di fili e la tensione viene misurata sull'altra (dove i costi del cavo sono molto alto, è possibile utilizzare 3 fili con lunghezze bilanciate e compensare il filo comune con alcune ulteriori misurazioni e software). La misurazione di base è misurare la tensione attraverso il sensore e attraverso la resistenza di riferimento;
La commutazione della corrente di eccitazione evita l'autoriscaldamento mentre consente un livello di eccitazione abbastanza alto da fornire livelli di segnale ragionevoli; è possibile scegliere la corrente di eccitazione in modo tale che la massima resistenza del circuito del sensore dia una tensione quasi a tutto campo ma sempre nella regione lineare, tenendo conto della resistenza del sensore, riferimento, cavi di collegamento, variazione di temperatura di questi, variazione di temperatura di la sorgente corrente ecc. È possibile impostare la corrente di eccitazione dall'uscita DAC (un DAC reale, non le linee PWM) e utilizzare il software per regolare il livello del drive a lungo termine per mantenere la lettura ADC più alta vicino all'intera gamma - questo eviterebbe perdita di risoluzione a basse temperature (bassa temperatura PRT = bassa resistenza = bassa lettura ADC = meno bit per grado = precisione ridotta).
L'uso di un singolo ADC evita problemi di (errato) abbinamento degli ADC introducendo errori non misurabili; il mio sistema aveva l'ADC configurato come single ended ma potresti scoprire che una configurazione di input differenziale semplifica le cose, tuttavia osserva le correnti di dispersione e come variano con la modalità comune di input. Utilizzando un convertitore a doppia pendenza è necessario utilizzare condensatori in polipropilene o polietilene nel circuito ADC per ridurre al minimo l'assorbimento dielettrico, sono grandi e costosi (e utilizzano anche anelli di protezione sul PCB e minimizzare alcune lunghezze di traccia del PCB poiché l'epossidico in FR4 ha alto assorbimento dielettrico). Un convertitore delta-sigma evita ciò, ma introduce problemi con il tempo di assestamento al cambio del segnale di ingresso (elimina le prime N letture) che estende il tempo di misurazione e può consentire all'auto-riscaldamento di iniziare a influenzare le letture o impedire la lettura tempestiva (motivo per cui è stata scelta la doppia pendenza, con i componenti disponibili in quel momento). Se è disponibile un blocco di guadagno sull'ingresso dell'ADC, vale la pena usarlo per consentire di ridurre al minimo la corrente di eccitazione, ma non cercare di diventare carino cambiando il guadagno tra le letture poiché i guadagni non sono mai esattamente i valori nominali, quindi le letture ADC prese con guadagni diversi non sono compatibili con questo scopo.
Un'altra fonte di errore perniciosa sono le giunzioni involontarie della termocoppia; anche la stagnatura su fili di rame (o tracce di PCB) può dare questo effetto. Oltre a cercare di ridurre al minimo il numero di giunti metallo-metallo diversi nel percorso del segnale, assicurati che quelli che non puoi evitare siano in coppie bilanciate e isotermiche in modo che gli effetti si annullino e che il percorso del segnale sia mantenuto il più ragionevole possibile dalla corrente più elevata tracce. Fai attenzione ai circuiti; avere la terra lato ingresso ADC (che può essere utilizzata come riferimento per la sorgente di corrente di eccitazione) collegata in un solo punto a una terra analogica (chip ADC e terra del multiplexer di ingresso), che è collegata in un solo punto al sistema (microprocessore ecc.) terra che è collegata in un solo punto all'ingresso di terra dell'alimentazione. Un'altra fonte di errore può essere l'input di correnti di dispersione; se si dispone di una resistenza significativa in serie con l'ingresso ADC (come la resistenza "on" del multiplexer o un filtro passante), verificare che la caduta di tensione attraverso questa resistenza alla massima corrente di dispersione sia sufficientemente piccola. Inoltre, per questa precisione, dovrai assicurarti che ci siano perdite molto basse attraverso il sensore e altre parti del sistema, come la resistenza di riferimento; qualcosa di meno di circa 10 M avrà un effetto evidente. come la resistenza di riferimento; qualcosa di meno di circa 10 M avrà un effetto evidente. come la resistenza di riferimento; qualcosa di meno di circa 10 M avrà un effetto evidente.
Quando si effettua una lettura, accendere la corrente di eccitazione, attendere circa un ms affinché si stabilizzi (ricordare che il cavo del sensore ha una capacità intrinseca che deve essere caricata in uno stato stabile), eseguire le conversioni ADC su tutti i canali su una tempistica fissa , quindi rileggere tutto tranne l'ultimo in ordine inverso sulla stessa tempistica; eseguire altre due serie di letture, se necessario, per calcolare qualsiasi autoriscaldamento, quindi disattivare l'eccitazione. Il tempo nominale per l'insieme di letture è quello della lettura singleton dispari (per un convertitore a doppia pendenza è l'istante in cui il condensatore di campionamento e mantenimento in ingresso è disconnesso dagli ingressi) e le coppie di letture dovrebbero essere il lo stesso ma se sono diversi, probabilmente a causa del riscaldamento autonomo, è possibile fare una media per dare una lettura equivalente al momento nominale. Con un PRT a 4 fili si ha la lettura PRT e la lettura di riferimento, moltiplicare il valore della resistenza di riferimento per il rapporto di questi per ottenere la resistenza PRT; per PRT a 3 fili sottrarre prima la lettura attraverso il cavo di comando dalla lettura PRT per compensare la linea comune. Per leggere più PRT è possibile collegarli in serie se la sorgente corrente ha una conformità sufficiente e dispone del multiplexer di ingresso con canali sufficienti per selezionare uno dei sensori (o della resistenza di riferimento) o multiplexare l'unità - è comunque necessario un input ampio multiplexer, ma gli attuali requisiti di conformità della fonte sono rilassati.
Per convertire la resistenza del PRT alla temperatura potresti provare a generare o cercare una formula, ma il sistema che avevo usato le tabelle dei dati RT del produttore e fatto l'interpolazione quadratica sui tre punti dati più vicini; ciò consente una più semplice modifica dei sensori utilizzati (basta inserire la nuova tabella) o una calibrazione individuale sostituendo una tabella di valori misurati.
