Schnittstellenthermistor mit PIC24 10-Bit-ADC

Bevor Sie losrennen und eine Stromquelle erstellen, rechnen Sie nach, ob Sie eine benötigen und ob das Problem tatsächlich gelöst wird, wenn Sie eine verwenden.

Sie möchten 2,2 kΩ bis 42,5 kΩ messen. Der geometrische Mittelpunkt liegt also wie du sagst bei 9,7 kΩ. Die erste Frage sollte also sein, ob nur ein 9,7-kΩ-Pullup gut genug ist.

Jedes Limit beträgt 18,5 % von seinem entsprechenden Ende. Die unbenutzten Enden verwenden 37 % des Bereichs, sodass 63 % für die Messung verfügbar bleiben. Das ergibt 645 nutzbare Werte von Ihrem 10-Bit-A/D. Sie haben eine Spanne von 80 °C und benötigen eine Auflösung von besser als 0,1 °C. Das bedeutet, dass Sie 800 genaue Werte benötigen. In der Praxis muss die Auflösung wahrscheinlich mindestens doppelt so hoch sein. Das bedeutet, dass die einfache Pullup-Methode nicht funktioniert.

Wenn Sie das Ergebnis des einfachen Teilers auf fast den vollen A/D-Bereich verstärken, stehen zumindest mehr Zählwerte zur Verfügung. Die nächste Frage ist dann, ob die Auflösung an den Enden des Bereichs gut genug ist. Es ist eine größere relative Widerstandsänderung an den Enden des Bereichs erforderlich, um die gleiche Spannungsdifferenz wie in der Mitte des Bereichs zu verursachen. Sie können rechnen, aber mir scheint klar, dass es nicht gut genug ist, den gesamten Bereich eines Widerstandsteilers in einen 10-Bit-A / D abzudecken.

Bedenken Sie auch, dass Sie eine Genauigkeit von 1/800 des gesamten Bereichs wünschen . Es ist unwahrscheinlich, dass ein 10-Bit-A / D, insbesondere ein in einen Mikrocontroller eingebauter, dafür gut genug ist. Bei 10 Bit beginnen Sie nur mit 1024 Werten, sodass Sie mit den üblichen Einzel- und Nichtlinearitätsfehlern keine 1/800-Vollgenauigkeit über den gesamten Bereich erhalten.

Berücksichtigen Sie auch die Genauigkeit des Thermistors. Schauen Sie sich das Datenblatt an, und Sie werden wahrscheinlich sehen, dass es von -10 bis +70 °C nicht annähernd 0,1 °C beträgt. Sie müssen jede einzelne Einheit sorgfältig kalibrieren. Beachten Sie, dass dies eine Messung der tatsächlichen Temperatur auf besser als 0,1 °C erfordert. Kurz gesagt, Ihre Ziele erscheinen unrealistisch.

Eine Möglichkeit, zumindest die Auflösung zu erhalten, sodass eine Korrektur möglich ist, wenn Sie die Kalibrierung irgendwie verwalten, besteht darin, einen externen Delta-Sigma-A / D zu verwenden. Diese sind langsam, aber sehr hochauflösend. 20 Bit sind beispielsweise möglich. Da sich die Temperaturen nicht so schnell ändern, sollte die Langsamkeit akzeptabel sein. Mit einer guten Kalibrierung an wenigen bekannten Punkten ist es zumindest theoretisch möglich, das zu tun, was Sie wollen. Sie werden entweder so etwas wie die Steinhart-Hart-Gleichung im laufenden Betrieb ausführen oder eine Nachschlagetabelle mit einigen tausend Punkten verwenden und dazwischen interpolieren.

Eine Möglichkeit besteht darin, eine Stromquelle aus einer einzelnen Komponente zu verwenden, anstatt eine vollständige Stromquelle von Grund auf neu aufzubauen.

Das REF200 ist eine Präzisionsstromquelle, die durch Pin-Strapping auf 50, 100, 200, 300 und 400 Mikroampere "programmiert" werden kann, aber auch andere Ströme, wenn einige Widerstände gegeben sind. Es hat eine Genauigkeit von 0,5 % und eine Temperaturdrift in der Größenordnung von 25 ppm/K.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ref200.pdf

Ein weiteres einzelnes Bauteil ist eine Konstantstromdiode, es gibt eine große Vielfalt mit unterschiedlichen Genauigkeiten und Strömen. https://eu.mouser.com/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Diodes-Rectifiers/Current-Regulator-Diodes/_/N-ax1ml

Ein besserer Weg, wenn die Drähte zum Thermistor kurz sind, besteht darin, einen PIC mit einem eingebauten RC-Oszillator vom Typ "555" zu verwenden und zwischen dem Thermistor und einem Präzisionsreferenzwiderstand umzuschalten. Diese Methode (ohne PIC) wird in praktisch allen Verbraucher-Kontakt- oder Sondenthermometern einschließlich des Körpertemperaturtyps verwendet.

Durch die Verwendung eines Zählers zur Messung der resultierenden Frequenz erhalten Sie einen großen Dynamikbereich, der durch die Thermistoreigenschaften erforderlich ist. Wenn Sie in erster Ordnung rechnen, hebt sich alles (Kondensatorwert, Teilerwerte, Referenz- / Versorgungsspannung) in erster Ordnung auf, mit Ausnahme des Werts der Referenzwiderstände (und ein 0,1% -Widerstand ist billig). Eine Konstantstromquelle, die relativ zur ADC-Referenz driftet, fügt Fehler hinzu, und Sie müssen sich mit diesem lästigen Dynamikbereich auseinandersetzen (was bedeutet, dass viele ADC-Bits für eine geringe Auflösung an den Extremen sorgen).

Natürlich ist nicht jede Anwendung für Wechselstrom über dem Thermistor und Einschränkungen bei der Kabelkapazität geeignet.