Схема включения терморезистора NTC(PTC) Опции

[EugeNNe]

Имеется девайс измеряющий температуру на основе МК (Атмel AVR) и температурных датчиков NTC(PTC). Не совсем понятна схема включения
датчиков. Схемотехнику делал другой человек с которым невозможно уже связаться, софта он совсем не написал. Из документации только схема даже без перечня элементов. Для программирования девайса нужно разобраться с принципом измерения температуры в контексте данной схемы.
Схема прилагается. Схема предполагает использование как ТЕС, так и PTC датчиков.

Сообщение отредактировал BigBolt - Mar 25 2013, 07:20

Эскизы прикрепленных изображений

 

[1113]

заказывайте новую схему - эта не работает.

[EugeNNe]

заказывайте новую схему - эта не работает.

Вот и я склоняюсь к тому что надо свою схему разрабатывать . Но всё таки хотелось понять что "имелось ввиду" ))). Два дня на эту схему смотрю и не могу врубиться как это работать должно...

Сообщение отредактировал BigBolt - Mar 25 2013, 06:56

[sensor_ua]

Если не считать неправильный/ненужный средний транзистор и PNP вместо NPN, то, возможно, имелась попытка сделать мостовой измеритель, запитываемый переменным, а далее непонятно, током или напряжением. PD4 - модулятор, а а AVR включается диффусилитель, который перед АЦП, к ногам ADC5 и ADC6. Остальное - какое-то наносное - типо попыток притулить подстройки диапазонов и недоперекалибровки. Вряд ли такое можно заставить заработать

[EugeNNe]

Чувствую надо завязывать с этой схемой... загадка понятная только её изобретателю.
А как оптимальнее включить NTC датчик для совместного использования с МК?

[Tanya]

А как оптимальнее включить NTC датчик для совместного использования с МК?

Оптимальность у всех разная - цена, точность...

[EugeNNe]

Оптимальность у всех разная - цена, точность...

Диапазон работы датчика -40 + 110 С. Погрешность плюс-минус 1 С.
Сам датчик обеспечивает точность 1%. В качестве измериловки АЦП микроконтоллера (AVR).
По цене - бюджетный вариант.
Пока такие исходные данные.

Сообщение отредактировал BigBolt - Mar 25 2013, 10:18

[Tanya]

Диапазон работы датчика -40 + 110 С. Погрешность плюс-минус 1 С.
Сам датчик обеспечивает точность 1%. В качестве измериловки АЦП микроконтоллера (AVR).
По цене - бюджетный вариант.
Пока такие исходные данные.

Сведите все величины к электрическим. Что значит 1 процент точности датчика?
Нужно знать (из даташита) какая нужна точность измерения сопротивления, как оно меняется в нужном Вам диапазоне, какой ток можно пропускать и прочие подробности...

[EugeNNe]

Сведите все величины к электрическим. Что значит 1 процент точности датчика?
Нужно знать (из даташита) какая нужна точность измерения сопротивления, как оно меняется в нужном Вам диапазоне, какой ток можно пропускать и прочие подробности...

В том то и дело что исходных данных маловато:
есть конкретный тип датчика (ниже в файле). И обозначен диапазон измеряемых температур (-40... +110).
Вот и нужно с помощью этого датчика измерить температуру в данном диапазоне с погрешностью 1С.

Прикрепленные файлы

 SN691xx0_NTC_5x6x15p_IP67_RU.pdf ( 92.12 килобайт ) Кол-во скачиваний: 88

 

[sensor_ua]

ИМХО, слишком оптимистично (какую бы из точностей ни принять за требуемую), если посмотреть на диапазон изменения сопротивления для, например,NTC MF-52.

[Tanya]

ИМХО, слишком оптимистично (какую бы из точностей ни принять за требуемую), если посмотреть на диапазон изменения сопротивления для, например,NTC MF-52.

400 раз. А вот и не страшно. Нужно сделать (один из вариантов) схему зарядки конденсатора через датчик, а измерять время. Может это и было задумано?

[EugeNNe]

ИМХО, слишком оптимистично (какую бы из точностей ни принять за требуемую), если посмотреть на диапазон изменения сопротивления для, например,NTC MF-52.

Что же реально можно получить при данных исходных? С какой точностью намеряет этот датчик в данном диапазоне температур?
Сам к настоящему моменту юзал цифровые датчики, поэтому столько несуразных вопросов...

[Tanya]

Что же реально можно получить при данных исходных? С какой точностью намеряет этот датчик в данном диапазоне температур?
Сам к настоящему моменту юзал цифровые датчики, поэтому столько несуразных вопросов...

Сам датчик обеспечивает табличную зависимость, а измерять и обеспечивать точность уже должны Вы. Увы.

[sensor_ua]

Нужно сделать (один из вариантов) схему зарядки конденсатора через датчик, а измерять время.

У TI на эту тему есть AppNote SLAA129. Но для такого решения немаловажны качество опоры и малые смещение и гистерезис компаратора - с последним у AVR было как-то не очень (не помню уже, но вроде до 40 мВ). Применяю такое решение на STM32L именно для NTC (MF-11) - диапазон -40...+60, но мне важна не абсолютная точность, а монотонность и повторяемость

[Tanya]

У TI на эту тему есть AppNote SLAA129. Но для такого решения немаловажны качество опоры и малые смещение и гистерезис компаратора - с последним у AVR было как-то не очень (не помню уже, но вроде до 40 мВ). Применяю такое решение на STM32L именно для NTC (MF-11) - диапазон -40...+60, но мне важна не абсолютная точность, а монотонность и повторяемость

Тут еще емкость... Для хорошей точности нужно что-то вроде двойного интегрирования. А опора не нужна хорошая, если компаратор от нее же пляшет. И компараторы можно взять копеечные внешние. Можно и АЦП использовать - заряжать и измерять. Или ОУ - интегратор, тогда линеаризуется напряжение от времени. Тут вариантов слишком много.
P.S. Вот один из... На конденсатор подается ток через датчик. Компаратор (АЦП) удерживает на нем половину питания, управляя его разрядом через стабильный резистор. Тут есть время все измерить - температура тут самое медленное дело.

[sensor_ua]

Меряется соотношение времен разряда емкости через опорный резистор и через измеряемый. Времена засекаются аппаратно. Емкость и опора в варианте SlopeADC не должны уплывать за время одного цикла измерения. Образцовый резистор желательно брать с неплохим ТК, а значение опоры нужно небольшое и опора должна шуметь по минимуму - всё пойдёт в результат измерения. Компаратор из АЦП не очень При измерении же абсолютного времени заряда или разряда конденсатора все изменения емкости попадут в результат
Насчет

Тут есть время все измерить

- для аппаратного счета при перекрытии 400 раз для 16-бит тамера неплохо иметь прескалер и делать подстройку на ходу

[EugeNNe]

Изучив поверхностно тему пришёл к выводу, что задача состоит из двух подзадач:
1. Формирование таблицы значений зависимости R(T) либо её вычисление непосредственно в MK.
2. Измерение сопротивления терморезистора.

Возникли следующие вопросы:
1. Производители в даташитах на терморезисторы дают значения зависимости R(T) с дискретом в 5-ть градусов.
Как вычислить промежуточные точки?

2. Посмотрел документ AppNote SLAA129. Там описана методика замены АЦП микроконтроллера связкой "компаратор-таймер". Так может быть всё таки естественней использовать в моём случае АЦП, если он уже присутсвует в МК?

3. Имеется промышленно изготавливаемый датчик(ссылку выше приводил, тот который SN691... ). В нём используется терморезистор типа
NTC 10K 1% BETA 3435. Конкретного производителя этого резистора определить не смог. Могу ли использовать данные ( R(T) ) от других производителей на датчики такого же типа ( например, TDK производит похожие терморезисторы 10K beta3435 )?

[Tanya]

Изучив поверхностно тему пришёл к выводу, что задача состоит из двух подзадач:

Если бы вы изучили тему не так поверхностно, то нашли бы самостоятельно ответы на часть Ваших вопросов.
По поводу аппроксимации. Надо найти типовую формулу с этой самой пресловутой "бетой".
Но можно поступить проще - построить график этой зависимости... Попытаться подобрать удобную анаморфозу так, чтобы получилось нечто близкое к прямой. Посчитать требую Вам точность измерения сопротивления в зависимости от температуры (сопротивления датчика). Потом думать о методе измерения. Выше об этом уже писали.

[MrYuran]

Изучив поверхностно тему пришёл к выводу, что задача состоит из двух подзадач:
1. Формирование таблицы значений зависимости R(T) либо её вычисление непосредственно в MK.
2. Измерение сопротивления терморезистора.

Предлагаю начать с п.2
Как бы не оказалось, что AVR ADC малость не того.. Даже с идеальным датчиком, типа Pt

[EugeNNe]

Надо найти типовую формулу с этой самой пресловутой "бетой".

Формулу нашёл. Как оказалось, информации по этой теме не мало. Буду осмысливать ))).

[Tanya]

Формулу нашёл. Как оказалось, информации по этой теме не мало. Буду осмысливать ))).

Да не нужна эта формула для реальной работы... Таблица и интерполяция.
Но для оценки требуемой точности измерений формула удобна - быстрее график можно построить...
P.S. Я вот без графика прикинула... На одном конце точность (относительная) нужна раза в два выше, чем на другом. Где-то порядка 3(6) процентов на градус.

[EugeNNe]

Да не нужна эта формула для реальной работы... Таблица и интерполяция.
Но для оценки требуемой точности измерений формула удобна - быстрее график можно построить...

C помощью этой формулы и данных даташита возможно расчитать график, построить таблицу и загрузиь её в МК.
Вообще стараюсь избегать ненужных числодроблений внутри МК, а вычислять какие то логарифмы в AVR, да ещё по общей формуле...
это ,с моей точки зрения, сурово )))).

Касательно измерений... Думаю пользовать всё таки АЦП в AVR, при обеспечении хорошего опорного напряжения
Посмотрим что получится...

[sensor_ua]

Думаю пользовать всё таки АЦП в AVR

Перекрытие сопротивления около 400 - это почти 9 разрядов. ИМХО, в любом случае придётся делать поддиапазоны. А потом их "склеивать"...

[Tanya]

Посмотрим что получится...

А что там смотреть - 400 умножить на 30 получится 12000 - это самое минимальное разрешение, которое необходимо.
Сколько дает Ваш АЦП?
Еще прикиньте максимально допустимую мощность на термисторе... Хотя... если измерять собираетесь температуру воздуха (или др. газа), то можно добавить радиатор. С соответствующим увеличением тепловой постоянной времени.

Перекрытие сопротивления около 400 - это почти 9 разрядов. ИМХО, в любом случае придётся делать поддиапазоны. А потом их "склеивать"...

Да какие там диапазоны... Автор хочет за копейку...
А вот я не знаю, какое входное сопротивление у его АЦП... Там порядка 1 МОма при низкой температуре. Т.е. нужно раз в 50 больше. Тут уже об утечках нужно подумать...

[sensor_ua]

Да какие там диапазоны... Автор хочет за копейку...
А вот я не знаю, какое входное сопротивление у его АЦП...

Там SAR ADC - ему ещё нужен RC на входе, а до RC желательно буфер.

[EugeNNe]

Автор хочет за копейку...

Хочет не Автор, а тот кто всю эту музыку заказывает ))). Заказчик даже тип конкретный тип датчика не может назвать, который планирует пользовать. Показал просто "капельку" с парой проводов и сказал что "вот такой". Я уже довёл до сведения что меряя ЧЕМ-НИБУДЬ, мы измеряем ЧТО-НИБУДЬ. Поэтому решил пользовать известный экземпляр датчика. Производитель даже программу расчёта зависимости R(T) даёт для расчётов под конкретный тип датчика и условия (диапазон температур, точность). Касательно точности... Показали подобный изобретаемому прибор, пожелали что бы было примерно так же:
Диапазон: -50...140 С
Точность: не менее 0.5% от шкалы+1 цифра.

[Tanya]

Диапазон: -50...140 С
Точность: не менее 0.5% от шкалы+1 цифра.

Этого я понять не могу. Вот если "шкала" 10 градусов (от 15 до 25 к примеру...), то 5 сотых градуса получится плюс неизвестная цифра. Десятая, сотая или тысячная?
А температуру какой среды нужно измерять?

[sensor_ua]

Точность: не менее 0.5% от шкалы+1 цифра.

Смешаны дискретность индикации результата измерения и точность (как минимальная погрешность отклонения от эталона). Есть точность первичного преобразователя (температура-сопротивление), есть точность вторичного преобразователя (сопротивление-код). И ещё - погрешности бывают различных видов. Вы бы с терминами и определениями разобрались, а то сложно общаться по теме...
(Из умных приятных книжек обычно рекомендую Харт Х. Введение в измерительную технику)

[EugeNNe]

Смешаны дискретность индикации результата измерения и точность (как минимальная погрешность отклонения от эталона). Есть точность первичного преобразователя (температура-сопротивление), есть точность вторичного преобразователя (сопротивление-код). И ещё - погрешности бывают различных видов. Вы бы с терминами и определениями разобрались, а то сложно общаться по теме...
(Из умных приятных книжек обычно рекомендую Харт Х. Введение в измерительную технику)

"Не менее 0.5% от шкалы+1 цифра" - фраза процитирована с инструкции к прибору. Дисплей индицирует показания на LED - дисплей, разрешение либо 1 С либо 0.1С. То что добавляется погрешность при округлении и при выводе на дисплей это я догадался.
Пусть вся шкала у нас 190 С (-40...+150), 0.5% это получается 0.95С - то есть такова точность первичногопреобразователя. Так получается...
С книжкой обязательно ознакомлюсь.

Девайс предназначен для измерения температуры в холодильниках, рефрижераторах.

Сообщение отредактировал BigBolt - Mar 27 2013, 10:41

[sensor_ua]

Девайс предназначен для измерения температуры

Термометр может врать, например, на 12.7 градусов, а индикатор при измеряемой величине 0 градусов показывать температуру 12.6998....12.7002

[MrYuran]

Диапазон: -50...140 С
Точность: не менее 0.5% от шкалы+1 цифра.

Вы серьёзно?
При таких запросах фтопку термисторы и AVR.
Платина и нормальное АЦП 16+

[rx3apf]

Термисторы - может быть и "фтопку". А ADC у AVR - хватает (с несложным трюком), при условии калибровки. Проверено на практике, правда, в более узком диапазоне (требовалось +25...+100). Дизеринг резистивным DAC на опорном резисторе. Получено разрешение около 0.1C и точность 0.2C (датчик PT500).

Сообщение отредактировал rx3apf - Mar 27 2013, 16:53

[EugeNNe]

Вы серьёзно?
При таких запросах фтопку термисторы и AVR.
Платина и нормальное АЦП 16+

Вполне серьёзно. Выдержка из инструкции ниже. Приборчик стоит около 1500 тыр. А внутри по предварительным сведениям AVR Mega16.
Ссылка на датчик применяемы с этим прибором в посте Датчик

Сообщение отредактировал BigBolt - Mar 28 2013, 04:30

Эскизы прикрепленных изображений

 

[=AK=]

Но всё таки хотелось понять что "имелось ввиду" .

Полумост, но с "наворотами" и ошибками в оных. Скорей всего автор хотел увеличить разрешение АЦП путем подмешивания небольших смещений и суммирования результатов.

Лучше сделать обычный полумост без прибамбасов. 10-битного АЦП с лихвой хватит, а может, даже и 8-битным обойдетесь.

[Tanya]

Приборчик стоит около 1500 тыр.
А внутри по предварительным...

Что хотят Ваши заказчики... Сделать один такой - тогда цена почти не имеет значения. Если выпускать серию, то пусть дадут Вам... А внутрь можно посмотреть, а можно даже не смотреть, а взять магазин сопротивлений и измерить ток и напряжение при разных имитируемых значениях температуры... можно и догадаться. Заодно проверить, соответствует ли бумажка реальности.

[EugeNNe]

Что хотят Ваши заказчики... Сделать один такой - тогда цена почти не имеет значения. Если выпускать серию, то пусть дадут Вам... А внутрь можно посмотреть, а можно даже не смотреть, а взять магазин сопротивлений и измерить ток и напряжение при разных имитируемых значениях температуры... можно и догадаться. Заодно проверить, соответствует ли бумажка реальности.

Хотят прибор сходный по функционалу. Саму железяку обещали предоставить в скором времени.

[Ruslan1]

Счас я вам туточки все опошлю до безобразности

Вы пытаетесь в лоб измерить сопротивление NTC, которое имеет большой динамический диапазон изменения и сильно нелинейную зависимость dR/dT. Но это не нужно, нужно измерить температуру, от которой сопротивление зависит очень нелинейно.

Попробуйте подключить в параллель с этим NTC резистор известного номинала и постройте график зависимости дельты результирующего сопротивления от дельты температуры, это покажет разрешающую способность и требуемую разрядность целевого АЦП. Ексель в помощь. Ну и формула для определения сопротивления двух параллельно соединенных резисторов тоже не секретная.

И никаких америк я не открываю. Линеаризация NTC - довольно стандартная задача.

[EugeNNe]

Попробуйте подключить в параллель с этим NTC резистор известного номинала и постройте график зависимости дельты результирующего сопротивления от дельты температуры, это покажет разрешающую способность и требуемую разрядность целевого АЦП. Ексель в помощь. Ну и формула для определения сопротивления двух параллельно соединенных резисторов тоже не секретная.

И никаких америк я не открываю. Линеаризация NTC - довольно стандартная задача.

Такую методу уже обнаружил. На настоящий момент обсчитал кривую R(T) с дискретом 1 С. Диапазон действительно широк: при -40 С ~ 350 КOм,
при +125С ~350 Ом, Rntc = 10K. На высоких температурах точность ± лапоть ))), (а точнее вообще о ней говорить не приходится). При условии что пользуем АЦП AVR.
Подключим в параллель резистор примерно в 1/2 от номинала NTC и посмотрим что получится.

[Ruslan1]

Подключим в параллель резистор примерно в 1/2 от номинала NTC и посмотрим что получится.

Номинал зависит от нужного Вам диапазона температур- колокол чувствительности " dR/dT как функция от T " сдвигаете так чтобы вершина была посередине нужного диапазона, и дальше смотрите какая минимальная разрешающая способность получается, от этого уже пляшете при выборе разрядности АЦП.
Понимаю, что можно одно уравнение замутить, но мне так интереснее и нагляднее было, ручками и визуально. Графический метод решения

Я таким образом уменьшал динамический диапазон dR/dT(T) примерно на 50 dB, это серьезная экономия в битности АЦП.

[sensor_ua]

Номинал зависит от нужного Вам диапазона температур

Ссылка с аппнотом по теме

[Ruslan1]

Ссылка с аппнотом по теме

да-да, именно оно, Figure 6.
Если резисторы взять с умом, а не 56К/5.6К, и снимать референсное напряжение АЦП с верхнего резистора, то очень миленькая схемка измерения получается, ничего лишнего (Ну, я еще через повторитель пускаю, а потом на АЦП, так как референсный ток АЦП обычно уже значащий).

[EugeNNe]

Спасибо за ссылку на столь полезный документ и пояснения, буду дальше тему изучать. Сегодня надеюсь получить в руки изделие аналог которому ( не совсем полный ) нужно изобрести. Посмотрим что там внутри.