Lesen des RTD-Temperatursensors

Das erste, was ich mir ansehen würde, ist die Welligkeit in Ihrer Spannungsschiene. Rauschspannungen sind Killer mit einem Spannungsteiler. Ein höherwertiges Messsystem könnte anstelle eines Spannungsteilers eine geregelte Konstantstromquelle verwenden, um den RTD anzusteuern. Dazu kann ein LM317 verwendet werden - schließen Sie einen Widerstand zwischen den OUTPUT- und ADJ-Anschluss und schließen Sie das RTD zwischen ADJ und GND an. Der Wert des Widerstands zwischen Ausgang und Anpassung stellt den Strom ein, der durch das RTD fließt – verwenden Sie einen präzisen Widerstand, um die Strommenge sicher zu kennen.

Versuchen Sie andernfalls, die Filterung nach Möglichkeit in Hardware durchzuführen. Sie müssen zuerst herausfinden, woher das Rauschen kommt, um es wirksam zu machen. Bestimmen Sie, welche Rauschfrequenzen Sie sehen, und prüfen Sie dann den Eingang zur Verstärkungsstufe, den Ausgang und den Eingang zum ADC. Wenn es überall Rauschen gibt, dann ist es in der Quelle, sonst wird es woanders eingespeist. Stellen Sie sicher, dass alle Ihre ICs von Anfang an Bypass-Kondensatoren haben. Stellen Sie dann sicher, dass Sie keine langen Masseschleifen haben - machen Sie alles so direkt (hochstromig) wie möglich mit einer Verbindung zur Erde. Verketten Sie keine Masse - alles sollte seine eigene Verbindung zur Masse bekommen, die nicht durch andere Chips läuft.

Wenn Sie Rauschen an der Quelle sehen, ist es wahrscheinlich Ihre Spannungsquelle für den Teiler. Um dem entgegenzuwirken, könnten Sie einen Kondensator parallel zum RTD schalten, um eine einfache Filterschaltung zu erstellen. Finden Sie einfach heraus, welche Rauschfrequenzen Sie sehen, und passen Sie den Kondensator an den Widerstand des RTD an, und finden Sie es heraus.

Es gibt ein paar Orte, an denen man nachsehen kann.

Zunächst einmal sollten Sie vor dem Samplen analog filtern. Temperaturmessungen ändern sich normalerweise langsam, daher sollte es möglich sein, ziemlich aggressiv zu filtern. Auch ein einfaches RC kann sehr effektiv sein.

Überlegen Sie, wie viel Kabel Sie zwischen der Schaltung und dem RTD haben. Wo verläuft dieses Kabel im Verhältnis zu anderen (möglicherweise lauten) Kabeln? Eine Trennung zwischen Kabelbäumen und eine Reduzierung der Kabellänge können in diesem Fall helfen. Ebenso wie abgeschirmte und/oder Twisted-Pair-Verkabelung von besserer Qualität.

Wenn Sie Zugang zu einem Oszilloskop haben, sollten Sie versuchen, das Spannungssignal zu messen, das Sie in den Adc sehen. Unter der Annahme, dass Rauschen vorhanden ist, gibt die Art des Rauschens einen Hinweis darauf, woher es kommt.

Überlegen Sie, wie der Sensor und Ihr uC-Schaltkreis in Bezug auf das, was Sie messen, geerdet sind. Wenn der RTD mit einem geerdeten Objekt verbunden ist, ist es möglich, dass das Rauschen als Ergebnis einer Erdschleife eingekoppelt wird.

Wenn Sie weitere Details zu Ihrer Schaltung, Ihrer Filterung der Samples und der Anwendung veröffentlichen können, sollte es möglich sein, ein spezifischeres Feedback zu geben.

Eine häufige Ursache ist die Ladungskopplung zwischen den Kanälen des ADC (ignorieren Sie, wenn Sie nur 1 Kanal verwenden).

Die meisten Mikrocontroller mit Mehrkanal-ADCs haben einen Multiplexer und einen Abtastkondensator. Der Abtastkondensator kann im Bereich von 1-10 pF liegen. Wenn Sie von einem Kanal zum nächsten wechseln, behält dieser Abtastkondensator zunächst die Ladung von der Spannung des vorherigen Kanals. Der Abtastkondensator muss sich dann auf die Spannung des nächsten Kanals auf-/abladen und hat eine Zeitkonstante, die von der externen Impedanz am Eingang des ADC-Kanals abhängt.

Es empfiehlt sich, eine RC-Schaltung direkt an den ADC-Kanaleingängen zu verwenden. ( Bearbeiten:Wenn Sie einen Spannungsteiler haben, brauchen Sie das R nicht; Der äquivalente Thevenin-Widerstand fungiert als Widerstand, sodass ein 10-K- und ein 1-K-Teiler einen äquivalenten Widerstand von 909 Ohm ergeben.) Ich neige dazu, etwas in der Nähe von 499 Ohm zu verwenden, 100-300 pf. Was passiert, ist, dass der externe Kondensator im RC-Netzwerk als Speicher dient. Wenn also der ADC-Multiplexer schaltet, lädt der externe Kondensator den Abtastkondensator sehr schnell auf. Es gibt einen Kompromiss zwischen der Verwendung einer kleinen Kapazität (schnelle Zeitkonstante, aber anfängliche Transiente, wenn ADC-Mux-Schalter sehr groß sind) und einer großen Kapazität (sehr kleine anfängliche Transiente am externen Kondensator, wenn ADC-Mux-Schalter, aber lange Zeitkonstante) und Ihnen kann dies selbst lösen, um es zu optimieren.

Sie müssen dies im Allgemeinen auch dann tun , wenn Sie einen Operationsverstärker verwenden, um die Spannung zu puffern, die in den ADC führt . Dies liegt daran, dass Operationsverstärker nicht gut mit hochfrequenten nichtlinearen Lasten wie einem Multiplexer + Abtastkondensator umgehen können.

Wenn Sie die in den ADC führende Spannung nicht mit einem Operationsverstärker puffern, beachten Sie, dass ein hoher Quellenwiderstand ein Problem sein kann. Diese Ladungskopplung verursacht einen Strom, der zwischen einem Kanal und dem nächsten fließt, wobei der Strom gleich f * C * deltaV ist, wobei f = Abtastfrequenz, C = interne Abtastkapazität und deltaV = Spannung zwischen aufeinanderfolgenden Kanälen, die vom ADC abgetastet werden. Beispiel: deltaV <= +/-3V, C = 5pf, f = 1000Hz ergibt einen Ladungskopplungsstrom von bis zu +/- 15nA. Wenn Ihre Quellenimpedanz 10 K beträgt, erhalten Sie abhängig von der Spannungsdifferenz zwischen den Kanälen eine Offset-Spannung von bis zu +/- 150 uV. (Dies wird wirklich nur bei hohen Abtastraten oder hohen Quellenimpedanzen zum Problem)

Sie könnten auch auf EMI-Empfindlichkeit stoßen. Aktive Komponenten (wie Ihr PGA) sind anfällig für ein Phänomen namens HF-Gleichrichtung, bei dem eine Wechselstromstörung bei hohen Frequenzen am Eingangsverstärker eine Gleichstromstörung am Ausgang eines Verstärkers verursacht. Dies ist sehr häufig in Schaltungen mit hoher Verstärkung (man sieht es häufig in Thermoelementverstärkern) in einer elektrisch verrauschten Umgebung.

Wenn dies das Problem ist, vermeiden Sie Hochfrequenzrauschen, indem Sie einen oder mehrere gute Hochfrequenz-Bypass-Kondensatoren (1000pf-10000pf Keramik wahrscheinlich am besten) über die nächstgelegenen Punkte legen, die Eingänge Ihrer Schaltung sind. (Wenn Sie beispielsweise einen 4-Widerstand-Differenzverstärker mit einem Operationsverstärker haben:

Setzen Sie dann 2 Kondensatoren an den Eingang der Widerstände - von V1 zu GND und von V2 zu GND, Sie benötigen möglicherweise einen dritten von V1 zu V2, wenn viel Differenzialrauschen vorhanden ist - und NICHT über die Eingänge des Operationsverstärkers)