Здравствуйте!

Выкладываю схему измерения температуры при помощи датчика Pt100 по трехпроводной схеме, который подключается к разъему P5.

Ток подается на неинвертирующий вход инструментального усилителя (перерезана дорожка).
При экспериментальной проверке был не удалось добиться напряжения на выходе AD623 выше 2.3В.
Схема была тщательно проанализирована, в результате чего были сделаны следующие выводы:
1. Для питания AD623 требуется двуполярное питание, для чего предлагается применить DC-DC, позволяющий получить отрицательное напряжение.
2. Для правильной работы компенсации сопротивления проводов требуется два источника тока: на инвертирующий и на неинвертирующий входы усилителя.
3. Элементы C41, R60, C23 не нужны.
4. Резистор R13 должен подключаться к GND, а не к выходу повторителя на U7C.
5. Между S1 и U7D ставится дифференциальный усилитель с КУ = 1, на инвертирующий вход которого подается напряжение с выхода U7C, а на неинвертирующий -- с выхода S1.

Для питания схемы использовался DC-DC преобразователь.

При работе устройства наблюдалось следующее явление: с течением времени (ну, допустим, около полчаса) показания АЦП, снимаемые с TEMP_TS1, достаточно сильно «плавали».
Экспериментально было выяснено, что это происходит из-за DC-DC преобразователя, который ещё к тому же и грелся.
Не совсем понятно, почему и как такое могло происходить из-за DC-DC.
Пока что предположение такое: шумы, генерируемые DC-DC, изменяющиеся при нагреве, интегрировались в инструментальном усилителе AD623, и давали такие результаты. Только ведь там достаточно много фильтров и линейный преобразователь.

Буду рад критике схемотехники и моих выводов по её изменению.

А вот заменить AD623 на AD8551? Они хоть и шумят своим автозеро, но отфильтровать жеж можно... И питание можно не городить.

А зачем DC-DC? Ток потребления у AD623 совсем маленький. Я бы посмотрел в сторону Charge Pump преобразователей: http://www.ti.com/paramsearch/docs/paramet...NODE_STRY_PGE_T

А вот что касается шумов, я бы рекомендовал посмотреть топологию в части обратных земляных токов и шумов по земляным цепям. Тем более, что у Вас 2 земли.
А что касается схемотехники, я убрал бы L3 и L5. И конденсаторы C6, C44 перевернул бы, так как полярность подключения электролита нарушена.

Если есть АЦП, то вся эта куча деталей не имеет абсолютно никакого смысла. Разве что это некая подневольная лабораторная работа.

Для измерения RTD в общем случае нужно всего лишь собрать последовательную цепь из него и эталона, подключить к ней обычное постоянное напряжение (т.е. никакое не супер-пупер опорное, а просто локально стабильное; и такого же качества достаточно подать на опроный вход АЦП) и дальше просто измерять отношение напряжений на них, т.е. делать два измерения и деление результатов друг на друга. Для трёхпроводной схемы нужно три измерения — т.е. плюс напряжение на сопротивлении провода.

В реальности, у СД-АЦП на входе буферы, у которых есть свои ограничения, так что требуется сузить динамический диапазон этой последовательной цепи на соответствующие типовые 300 мВ с обеих шин, т.е. добавить в неё сверху-снизу пару простых резисторов.

Что-то не вижу в DS на AD8551 Maximum output voltage vs. common-mode voltage...


Да, спасибо, это вариант.


Конденсаторы на плате, конечно, стоят верно...
Я убирал L3, L4, L5, на плавании результатов это никак не отразилось.
Почему Вы не предложили убрать L4? По DS он вроде бы не нужен...


Спасибо. Но мне важна точность. У меня ADC не внешний, кол-во каналов ограничено.
Минусы прямого подхода к измерению RTD:
Точность зависит от эталона.
Точность зависит от тока, втекающего в ADC. У инструментального усилителя этот ток очень маленький.

Скажите сначала, ... эту схему Вы где взяли, зачем дорожку резали, что Вы вообще хотите измерять и каким датчиком.

Прописная истина. Эталонов в Вашей схеме аж 10 штук, так что условно можете или 10 раз вычесть из Вашей точности по единице, или один раз поделить её на 10.

Схема досталась по наследству именно в таком виде, который я выкладываю...
История её, насколько я понимаю, начиналась отсюда путем модификации схемы на fig. 5.
Ну если не резать дорожку, то инструментальный усилитель бы вообще не измерял температуру (когда источник тока на -IN), а так (источник тока на +IN) он её измеряет, хоть и не работает коррекция сопротивления проводки.
Датчик температуры ДТС044-Pt100 от Овена. Измерять температуру.


Ну тут погрешность измерений мультипликативно зависит от погрешности эталона. Хотя просто решается калибровкой.
А от тех сопротивлений она нелинейно зависит...
В общем, согласен. Но всё же применение инструментального усилителя оправдано, на мой взгляд.

Сообщение отредактировал akaWolf - Nov 28 2012, 08:16

Здравствуйте, akaWolf. Хотелось бы взглянуть непосредственно на компоновку платы, если есть такая возможность. Возможно, проблема не со схемой вовсе.

Там схема нормальная. А у Вас - нет. И ОУ у Вас паршивенькие. И усиливаете Вы (зачем в 10 раз?) с помощью ИУ напряжение на подводящем проводе, удачно выплескивая ребенка.

Офигеть!!! Да там три детали нужны. Источник питания, источник тока и хороший инструментальный усилитель. Не ищите спасения в интернете, думайте своей головой.

Две детали. Один точный резистор, один обычный.
А нет, точно три. Ещё конденсатор на вход АЦП. АЦП желательно 16р минимум.

Если делать усилитель, то инструментальный не катит вообще.
Надо честный ДУ городить

Согласен, схема там правильная. И компенсация проводов должна работать нормально.
А у меня -- нет. Поэтому и предлагаю такой вариант изменения схемотехники:

В данном случае ведь должна работать компенсация проводов?
А какие посоветуете не паршивенькие ОУ?
Кстати, чем обусловлен выбор R7 в том AN?


А что с точностью будет?


Почему инструментальный не катит? На оба входа источник тока референсный, тогда вроде бы должен работать как надо.

Файл печатной платы, Altium 10.
 PCB1.zip ( 177.59 килобайт ) Кол-во скачиваний: 79

А температурозависимое сопротивление длинных проводов как собираетесь компенсировать?

Если хотите модифицировать Вашу схему правильно и использовать ИУ, то проще всего добавить еще один провод - получится 4-проводная схема. ИУ будет просто и непосредственно измерять напряжение на платиновом резисторе.
Вы, похоже по Вашим вопросам, не вполне понимаете, как это все должно работать.
Как Вам уже подсказали, проще всего использовать сигма-дельта АЦП и схему из его даташита. Только нужно учесть, что ток через датчик нагревает его. Поэтому номиналы будут зависеть от потребной Вам точности измерения и диапазона.
R7 (раз Вы спрашиваете) выбран таким для компенсации падения напряжения на 100к резисторах из-за входных токов ОУ.