Saya harus melakukan cukup banyak hal ini di pekerjaan RL sebelumnya, jadi saya akan membahas masalah yang saya bisa lihat di sini dan memberikan setidaknya deskripsi garis besar tentang apa yang kami lakukan, meskipun a) sekitar 20 tahun yang lalu jadi saya memori mungkin berbeda dengan kenyataan, b) itu pada sistem yang secara intrinsik aman yang menambahkan komponen tambahan untuk membatasi daya yang tersedia dalam kondisi kesalahan, dan c) saya bukan perancang asli.
Sirkuit level blok adalah sumber arus aktif (stabil, cukup akurat tetapi tidak dengan presisi yang diperlukan untuk pengukuran) yang memberi makan sensor PRT yang terhubung dengan Kelvin dan resistor referensi presisi tinggi (0,01%), dengan berbagai titik diumpankan melalui resistor perlindungan dan multiplexer ke 24-bit dual-slope mengintegrasikan ADC. Ini memberikan akurasi 0,01C di tengah kisaran, tetapi hanya 0,02C (0,013C IIRC) di ujung atas karena arus bocor yang bekerja pada resistor perlindungan, ujung bawah dapat diperbaiki seperti disebutkan di bawah ini. Menggunakan resistor referensi dan mengukur ratiometrik menghindari perlunya sumber arus yang akurat dan stabil dan melonggarkan kendala pada referensi ADC sehingga komponen komersial yang normal sudah cukup.
Saya berasumsi titik pengukuran jauh dari elektronik (sensornya ada di ujung kabel), karena kalau tidak, Anda akan memiliki masalah besar dengan elektronik berada di luar kisaran suhu yang ditentukan (kisaran industri normal adalah -55 + 85C). Ini cukup baik menentukan menggunakan koneksi Kelvin (PRT 4-kawat) sehingga hambatan kabel dapat dihilangkan dari pengukuran - arus eksitasi diturunkan satu pasang kabel, dan tegangan diukur pada yang lain (di mana biaya kabel adalah sangat tinggi, Anda dapat menggunakan 3-kawat dengan panjang seimbang dan mengimbangi kawat biasa dengan beberapa pengukuran dan perangkat lunak lebih). Pengukuran dasar adalah untuk mengukur tegangan melintasi sensor dan melintasi resistor referensi;
Mengalihkan arus eksitasi menghindari pemanasan sendiri sementara memungkinkan tingkat eksitasi cukup tinggi untuk memberikan tingkat sinyal yang wajar; Anda dapat memilih arus eksitasi sehingga resistansi rangkaian sensor tertinggi memberikan tegangan mendekati kisaran penuh tetapi masih di wilayah linier, dengan mempertimbangkan resistansi sensor, referensi, kabel penghubung, variasi suhu, variasi suhu sumber saat ini dll. Anda dapat mengatur arus eksitasi dengan output DAC (DAC nyata, bukan garis PWM) dan menggunakan perangkat lunak untuk menyesuaikan level drive dalam jangka panjang untuk menjaga pembacaan ADC tertinggi dekat dengan jangkauan penuh - ini akan menghindari kehilangan resolusi pada suhu rendah (suhu PRT rendah = resistansi rendah = pembacaan ADC rendah = bit lebih sedikit per derajat = akurasi berkurang).
Menggunakan satu ADC menghindari masalah (salah) pencocokan ADC yang memperkenalkan kesalahan yang tidak dapat diukur; sistem saya memiliki ADC yang dikonfigurasi sebagai single berakhir tetapi Anda mungkin menemukan bahwa konfigurasi input diferensial menyederhanakan masalah, namun perhatikan arus bocor dan bagaimana mereka berbeda dengan mode input umum. Menggunakan konverter dual-slope Anda perlu menggunakan kapasitor polypropelene atau polietilen dalam sirkuit ADC untuk meminimalkan penyerapan dielektrik, ini besar dan mahal (dan juga menggunakan cincin pengaman pada PCB, dan meminimalkan panjang jejak PCB tertentu sejak epoksi dalam FR4 memiliki penyerapan dielektrik yang tinggi). Konverter delta-sigma menghindari hal itu tetapi menimbulkan masalah dengan waktu penyelesaian perubahan sinyal input (membuang pembacaan N pertama) yang memperpanjang waktu pengukuran dan memungkinkan pemanasan sendiri untuk mulai mempengaruhi pembacaan atau mencegah pembacaan yang tepat waktu (itulah sebabnya dual-slope dipilih, dengan komponen yang tersedia pada saat itu). Jika ada blok gain yang tersedia pada input ke ADC, ada baiknya menggunakannya untuk meminimalkan arus eksitasi, tetapi jangan mencoba untuk menjadi imut dengan mengubah gain di antara pembacaan karena keuntungan tidak pernah persis nilai nominalnya, jadi bacaan ADC yang diambil dengan keuntungan berbeda tidak kompatibel untuk tujuan ini.
Sumber kesalahan jahat lainnya adalah sambungan termokopel yang tidak disengaja; bahkan pelapisan timah pada kabel tembaga (atau jejak PCB) dapat memberikan efek ini. Selain mencoba untuk meminimalkan jumlah sambungan logam-logam yang berbeda di jalur sinyal, pastikan Anda tidak dapat menghindari pasangan seimbang dan isotermal sehingga efek apa pun dibatalkan, dan jalur sinyal dijaga sejauh masuk akal dari arus yang lebih tinggi dari arus yang lebih tinggi. jejak. Hati-hati dengan alasan sirkuit Anda; memiliki ground sisi input ADC (yang dapat digunakan sebagai referensi untuk sumber arus eksitasi) yang terhubung hanya pada satu titik ke ground analog (chip ADC dan input multiplexer), yang terhubung hanya pada satu titik ke sistem (mikroprosesor dll) arde yang terhubung hanya pada satu titik ke input arde catu daya. Sumber kesalahan lain dapat berupa arus kebocoran input; jika Anda memiliki resistansi signifikan secara seri dengan input ADC (seperti resistansi multiplexer 'on', atau filter pass-pass) periksa bahwa penurunan tegangan pada resistansi ini pada arus bocor maksimum cukup kecil. Juga, untuk ketepatan ini, Anda harus memastikan bahwa ada kebocoran yang sangat rendah pada sensor dan bagian lain dari sistem, seperti resistor referensi; apa pun yang kurang dari 10 juta akan memiliki efek yang nyata. seperti resistor referensi; apa pun yang kurang dari 10 juta akan memiliki efek yang nyata. seperti resistor referensi; apa pun yang kurang dari 10 juta akan memiliki efek yang nyata.
Saat mengambil bacaan, nyalakan arus eksitasi, tunggu satu ms atau lebih untuk menyelesaikan (ingat bahwa kabel sensor memiliki kapasitansi inheren yang harus diisi ke kondisi mapan), lakukan konversi ADC pada semua saluran pada waktu tetap , lalu baca kembali semua kecuali yang terakhir dalam urutan terbalik pada waktu yang sama; melakukan dua set bacaan lagi jika diperlukan untuk menghitung pemanasan sendiri, kemudian matikan eksitasi. Waktu nominal untuk rangkaian pembacaan adalah pembacaan singleton ganjil (untuk konverter dual-slope itu adalah instan bahwa kapasitor sampel-dan-tahan input terputus dari input), dan pasangan bacaan harus menjadi sama tetapi jika mereka berbeda, mungkin karena pemanasan sendiri, Anda dapat rata-rata mereka untuk memberikan pembacaan yang setara pada waktu nominal. Dengan PRT 4-kawat Anda memiliki pembacaan PRT dan bacaan referensi, kalikan nilai resistor referensi dengan rasio ini untuk mendapatkan resistansi PRT; untuk PRT 3-kawat kurangi bacaan melintasi kabel drive dari bacaan PRT terlebih dahulu untuk mengkompensasi garis umum. Untuk membaca banyak PRT, Anda dapat merangkai secara seri jika sumber saat ini memiliki kepatuhan yang cukup dan memiliki multiplexer input dengan saluran yang cukup untuk memilih salah satu sensor (atau resistor referensi), atau multiplex drive - Anda masih membutuhkan input yang luas multiplexer, tetapi persyaratan kepatuhan sumber saat ini santai.
Untuk mengubah resistansi PRT ke suhu, Anda dapat mencoba membuat atau mencari formula, tetapi sistem saya telah menggunakan tabel data pabrikan RT dan melakukan interpolasi kuadrat pada tiga titik data terdekat; ini memungkinkan pengubahan yang lebih mudah dari sensor yang digunakan (cukup masukkan tabel baru) atau kalibrasi individu dengan mengganti tabel nilai yang diukur.
