|
Подключение PT100, Прошу совет |
|
|
|
Jun 3 2013, 13:15
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
Добрый день, всем. Прошу совета. Покурил здесь подобные темы – проникся остротой реакции профи на повсеместный дилетантизм (я не исключение), поэтому постараюсь быть максимально конкретным в формулировке задачи. Условия такие: датчик температуры PT100, четырех проводной, с рождения на кабеле; кабель длиной 10м, не экранированный, но есть выход с наконечником под винт, похоже на заземляющий провод, но он не звонится на корпус датчика; диапазон измеряемых температур -40оС/+100оС (это ориентировочно, более точно еще буду уточнять) среда измерения – готовый асфальт, т.е. дорожное покрытие (в некоторых случаях грунт или бетон) необходимая точность +/-0,2оС (можно и более точно), максимальная точность нужна в районе 0оС (желательно +/-0,1оС), для точного определения точи замерзания. «слушать» датчик будет МК, не важно какой, т.к. не планирую для этого использовать его аналоговую периферию, только «цифра». Что необходимо: Микросхема, которая сможет снимать показания датчика, c I2C интерфейсом (можно и SPI или UART, но не RS-485, т.к. МК и необходимый девайс будут на расстоянии мах.10 см друг от друга, т.е. лишний корпус конвертера просто не желателен). Желательно девайс уже со встроенными бортовыми опорными источниками. Бюджет до 6-8 баксов за корпус, но возможны варианты. Начал было смотреть MCP3422, но как-то засомневался, что сделаю правильный выбор, т.к. на референсной схеме подключение 3-х проводного датчика… В общем, прошу совет по выбору подходящей микросхемы. Заранее благодарен.
|
|
|
|
|
Jun 3 2013, 14:22
|

Беспросветный оптимист
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 640
Регистрация: 26-12-07
Из: Н.Новгород
Пользователь №: 33 646

|
Сигма-дельта АЦП, от 16р. Например, моё любимое AD7708. Из дополнительной обвески - точный опорный резистор (его точность будет определять крутизну), хотя бы 0,1%. При ратиометрической схеме значение опоры неважно, главное чтобы не шумела. Плюс дополнительная калибровка смещения в нуле по цельсию, раз там нужна максимальная точность. Само собой, напрашивается тающий лед. Как сейчас вижу, женщины вытаскивают с утра из морозилки замерзшие пластиковые бутылки, дубасят их от души, потом высыпают лед в баночки с мешалками, заливают водой..
--------------------
Программирование делится на системное и бессистемное. ©Моё :) — а для кого-то БГ — это Bill Gilbert =)
|
|
|
|
|
Jun 3 2013, 14:54
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
Цитата Годится любой СД-АЦП с двумя дифференциальными входами... Мне это мало о чем говорит, т.е. перед тем как написать сюда, я пошарился по ряду ДШ СД-АЦП и понял, что нуждаюсь в конкретных практических рекомендациях. Цитата И входам, принимающим кабель 10 м, разумеется нужна соответствующая защита. Вы имеете в виду ESD? Да, я планировал ставить что-то типа SMF05... Цитата Например, моё любимое AD7708. Для моего случая с его канальностью перебор. А например AD7705 подойдет? Цитата Плюс дополнительная калибровка смещения в нуле по цельсию... Не спешите, я еще успею эти вопросы задать, сначала нужно с микрухой определиться
|
|
|
|
|
Jun 3 2013, 15:35
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
Цитата Поэтому мечта измерить температуру с такой точностью сбывается только у тех, кто может обеспечить очень хороший тепловой контакт с измеряемой средой и очень плохой со всем остальным миром. Я же написал, датчик закатывается в асфальт (полностью). Контакт с внешним миром остается только по проводам. И у меня не мечта, а задача (это к сленгу). Цитата Еще вспомните, сколько нужно времени держать медицинский термометр подмышкой. Инертность не столь важна в моей задаче, достаточно будет снимать показания раз в 5-10 минут. В целом, не понял как ваш пост мне помог. p.s. извините за сленг.
|
|
|
|
|
Jun 3 2013, 16:02
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(vassabi @ Jun 3 2013, 19:35)  Я же написал, датчик закатывается в асфальт (полностью). Контакт с внешним миром остается только по проводам. Тогда в комплекте должно быть еще и "одеяло" для укрывания датчика и проводов. Еще проблема может быть в наводках.... А АЦП - не проблема. Существует очень большое количество подходящих Вам АЦП. В том числе и внутри контроллера. Вы не с того конца начинаете. Мне так кажется. Цитата(vassabi @ Jun 3 2013, 19:35)  Инертность не столь важна в моей задаче, достаточно будет снимать показания раз в 5-10 минут. А масса Вашего термометра какая? Еще добавлю, что время измерения можно в несколько раз уменьшить, дождавшись совпадения зависимости температуры от времени с экспонентой.
|
|
|
|
|
Jun 3 2013, 16:38
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
Цитата Вы не с того конца начинаете. Мне так кажется. Не уверен, что понимаю о чем вы говорите, но все же хочу уточнить еще раз. Я не планирую использовать аналоговую периферию МК, т.к. блок с МК это что-то вроде логгера, к которому могут подключаться/не подключаться разные наборы устройств (в основном по RS), единственный аналоговый прибор это упомянутая Pt100. Это раз... Два - подключение 10 метров кабеля прямо к МК без развязки или соответствующих защит затея авантюрная, реализация этих защит совершенно не планируется. Три - в блоке с МК присутствует RF источник, с которым аналоговые сигналы точно не подружатся. Еще раз, я старался задачу описать максимально корректно, но все же думаю, что было бы лишним писать что не нужно, если написано что нужно. Цитата А масса Вашего термометра какая? ~25г, диаметр 8мм, длина 100мм, нержавейка. Цитата Еще добавлю, что время измерения можно в несколько раз уменьшить, дождавшись совпадения зависимости температуры от времени с экспонентой. Это учту, спасибо. Но я бы хотел сначала определиться с микросхемой. Вы по AD7705 можете сказать подойдет/не подойдет для моей задачи? Цитата Хорошо себя зарекомендовала схема Датчик - усилитель (хотя не обязательно) - преобразователь напряжение->частота - МК. Я думал о такой реализации, но пока не нашел понятного мне решения/схемы, банально хотя бы как подключать Pt100, я же писал, я дилетант в этих вопросах. Мало того у меня на МК реализован CTMU с дискретизацией до 1нс (можно и 330пс выжать). Если предложите схемное решение - буду признателен.
|
|
|
|
|
Jun 3 2013, 19:09
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 6 776
Регистрация: 5-03-09
Из: Москва
Пользователь №: 45 710

|
Цитата(vassabi @ Jun 3 2013, 17:54)  я планировал ставить что-то типа SMF05 Маловаты габариты, и ток утечки заметный. Лучше что-то типа SMBJ10A, 4 провода — значит надо 4 штуки. Цитата например AD7705 подойдет? Старая и дорогая сама по себе, без учёта кварца, ещё и весьма крупногабаритного. На сегодняшний день AD7798, AD7792 и т.п. — лучшие для этой задачи. Резистор тоже годится далеко не любой, а примерно такой. Любое измерение сопротивления сводится к относительному (ratiometric), т.е. собираете последовательную цепь из двух резисторов — датчика и эталона — и, поскольку ток в такой цепи один, просто измеряете отношение напряжений на них двумя дифференциальными входами АЦП. Опорное напряжение АЦП в этом процессе никак не участвует, кроме локальной стабильности на этот период. В реальности, АЦП имеют несколько ограничений. Входы обыкновенных СД-АЦП имеют низкое сопротивление, и для работы с такой схемой им нужен буферный усилитель — в АЦП фирмы AD они чаще всего есть, а у других фирм наоборот. Входной диапазон у таких усилителей меньше, чем у небуферированных входов (например, на 300 мВ снизу и 1100 мВ сверху), что означает, что к данной последовательной цепи из двух резисторов придётся сверху и снизу добавить ещё пару простых резисторов, из расчёта, чтобы на каждом из них упало это нужное напряжение при максимальном сопротивлении датчика (минимальном токе цепи). Ну и, на элементах защиты, т.е. на данных ограничителях, при их работе случается достаточно большое напряжение, больше питания схемы, и для исключения протекания тока, превышающего паспортный, в цепи открывающихся при этом защитных диодов входов АЦП требуются последовательные с ними резисторы — от 2 кОм и больше.
|
|
|
|
|
Jun 3 2013, 19:38
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
Plain, спасибо за ценные советы! Цитата Старая и дорогая сама по себе, без учёта кварца, ещё и весьма крупногабаритного. На сегодняшний день AD7798, AD7792 и т.п. У нас она в полтора раза дороже, за 10 баксов переваливает, но я еще поищу... Так а как все таки подключать четырех проводной термометр к одному диф.входу? И какая функция у пятого провода в кабеле?
|
|
|
|
|
Jun 4 2013, 05:13
|

Беспросветный оптимист
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 640
Регистрация: 26-12-07
Из: Н.Новгород
Пользователь №: 33 646

|
Цитата(vassabi @ Jun 3 2013, 20:38)  Вы по AD7705 можете сказать подойдет/не подойдет для моей задачи? Вполне. Кварц можно не ставить, тактовую частоту завести с контроллера. Насчет входного сопротивления - в буферированном режиме оно огромно. Особенно по сравнению с Pt100.
--------------------
Программирование делится на системное и бессистемное. ©Моё :) — а для кого-то БГ — это Bill Gilbert =)
|
|
|
|
|
Jun 4 2013, 07:35
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(izerg @ Jun 4 2013, 11:04)  А можно об этом подробнее? График бы какой посмотреть, или где почитать? График будет абсолютно идентичен графику заряда (напряжения от времени) на конденсаторе, подключенном к источнику постоянного (но неизвестного пока) напряжения через резистор. Это а пределе. А на деле... Там еще несколько RC-цепочек. Но через некоторое время процесс будет определяться наибольшей постоянной времени. Если мы ее найдем, то сможем найти и равновесное значение напряжения (температуры). Все это справедливо только при стабильном резисторе (стационарной теплопроводности) и напряжении (температуре). Цитата(vassabi @ Jun 3 2013, 20:38)  Но я бы хотел сначала определиться с микросхемой. Вы по AD7705 можете сказать подойдет/не подойдет для моей задачи? Я бы посоветовала специализированные АЦП для мостов и т.п. - с изменяемой полярностью возбуждения. Таким образом можно избавиться от влияния паразитных термоэдс. Так как спешить Вам некуда, то с малым потреблением. Рассмотрите еще вариант с близкими к датчику АЦП и контроллером, который уже передает данные посредством токовой петли. Или еще каким-нибудь помехоустойчивым способом.
|
|
|
|
|
Jun 4 2013, 08:39
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
Цитата Рассмотрите еще вариант с близкими к датчику АЦП и контроллером, который уже передает данные посредством токовой петли. Или еще каким-нибудь помехоустойчивым способом. Не получится, кабель резать не дадут. Как вариант, могу попробовать кабель пустить в металлическом заземленном гофрошланге. Еще уточнение, практически весь кабель будет на ходиться примерно в одной температурной зоне (+/-1оС).
|
|
|
|
|
Jun 5 2013, 05:36
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 256
Регистрация: 15-04-13
Из: Казахстан, г. Алматы
Пользователь №: 76 504

|
Цитата(vassabi @ Jun 3 2013, 17:15)  ...датчик температуры PT100, четырех проводной, с рождения на кабеле; кабель длиной 10м, не экранированный, но есть выход с наконечником под винт, похоже на заземляющий провод, но он не звонится на корпус датчика; диапазон измеряемых температур -40оС/+100оС (это ориентировочно, более точно еще буду уточнять) среда измерения – готовый асфальт, т.е. дорожное покрытие (в некоторых случаях грунт или бетон) необходимая точность +/-0,2оС (можно и более точно), максимальная точность нужна в районе 0оС (желательно +/-0,1оС), для точного определения точи замерзания... В общем, прошу совет по выбору подходящей микросхемы. Заранее благодарен. Почему РТ100? Для этого диапазона температуры подойдёт ТСМ. Необходимая точность ...+/-0,2оС (можно и более точно)... должна быть соозмерима с условиями измерения. У вас измеряется температура асфальта. Какие условия для проведения процесса измерения - постоянство внешних условий - вы можете обеспечить? При поверке датчиков температуры выдаётся документ, в котором указан тип датчика и его соответствие ТУ (ГОСТ), которое сразу определяет погрешность. Это стандартная ошибка большинства разработчиков измерительной техники - не обращают внимание на ТУ применяемого датчика температуры. Дополнительную погрешность вносит защитный кожух датчика температуры. Для датчика ТСП100 первого класса точности формула погрешности плюс минус 0.15 градуса с дополнителной погрешностью плюс минус 0.003*измеряемая температура. Для датчика ТСП100 второго класса точности погрешность плюс минус 0.3 градуса плюс дополнительная погрешность. Это уже больше той погрешности, которую вы планируете получить. Конечно, на этапе самообразования этого можно не "замечать", но, когда придёт время сертифицировать прибор, всё сказаннное выше всплывёт и помешает вам получить документ на измерительный прибор. Вы получите устройство, который будет называться "Индикатор температуры".
|
|
|
|
|
Jun 5 2013, 08:27
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
Цитата Почему РТ100? Требование заказчика. К тому же именно этот датчик изготавливается производителем именно для этой задачи. Цитата Какие условия для проведения процесса измерения - постоянство внешних условий - вы можете обеспечить? Тут я не очень понимаю о чем вы... Какие именно условия вы имеете ввиду? Для компенсации сопротивления проводов применяется четырех проводная схема включения. В условиях эксплуатации системных эл.магн. помех не будет... А что еще? Цитата Это стандартная ошибка большинства разработчиков измерительной техники... Это вы зря... DIN 43760 B (±0.08°C) Решил выбирать экспериментально. Пока удалось приобрести только AD7705 (AD7792 и AD7798 еще в дороге). Планирую его включать по вот этой схеме:  Источник тока для этой схемы:
|
|
|
|
|
Jun 5 2013, 10:33
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 256
Регистрация: 15-04-13
Из: Казахстан, г. Алматы
Пользователь №: 76 504

|
Цитата(vassabi @ Jun 5 2013, 12:27)  1. Требование заказчика. К тому же именно этот датчик изготавливается производителем именно для этой задачи. 2. Тут я не очень понимаю о чем вы... Какие именно условия вы имеете ввиду? Для компенсации сопротивления проводов применяется четырех проводная схема включения. В условиях эксплуатации системных эл.магн. помех не будет... А что еще? 3. Это вы зря... DIN 43760 B (±0.08°C) 1,3. РТ100 и DIN43760 это про один и тот же датчик? Если так, то нужно конкретно называть тип датчика. Я писал про стандартный термометр сопротивления. Вероятно, вы назвали тип термочувствительного элемента... 2. Условия для измерения должны описывать время переходных процессов установления температуры датчика с необходимой точностью и дополнителные погрешности, связанные с этими названными процессами. Температура чувствительного элемента термодатчика будет равна температуре объекта с заданной точностью, если температура объекта не изменится, через расчётное время переходного процесса установления названной температуры. Для минимизации погрешностей нужен постоянный и плотный контакт датчика температуры с измеряемой средой и постоянство этой температуры за время измерения. Если температура объекта изменяется, грубо говоря, быстрее, чем пройдёт переходный процесс установления температуры датчика, то результат измерения будет иметь непредсказуемое значение погрешности... Если эти условия невозможно учесть, то это обязательно нужно обсуждать с заказчиком и результат переговоров зафиксировать в акте. Иначе вы берётесь разработать термометр и должны гарантировать точность измерения, которую физически невозможно обеспечить по независящим от вас причинам.
|
|
|
|
|
Jun 5 2013, 11:24
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
То VNSЦитата Если так, то нужно конкретно называть тип датчика. Запросил сертификат на термометр. Скорее всего есть только не местный, в общем, жду... Цитата Условия для измерения должны описывать время переходных процессов установления температуры датчика... Переходной процесс один - в момент монтажа. Среда очень инертна, время изменения среды несравнимо больше времени измерения, я же писал. Цитата Для минимизации погрешностей нужен постоянный и плотный контакт датчика температуры с измеряемой средой и постоянство этой температуры за время измерения. Опять же - я писал, прочтите первый пост. Цитата ...нужно обсуждать с заказчиком и результат переговоров зафиксировать в акте... Заказчик достаточно лояльный, по необходимости можем переподписать ТЗ. То rx3apfЦитата Источник тока в общем-то и не нужен. Резистор и все дела. Можете прояснить почему? Я как бы на референс в ДШ ориентируюсь... И если не источник тока, то каким напряжением питать, 2.5В? Цитата Блокировочными конденсаторами по входам обвесить не забудьте. Делаю все согласно ДШ.
|
|
|
|
|
Jun 5 2013, 11:47
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(vassabi @ Jun 5 2013, 15:24)  То rx3apf Можете прояснить почему? Я как бы на референс в ДШ ориентируюсь... И если не источник тока, то каким напряжением питать, 2.5В? Если напряжение на опорном резисторе вписывается в диапазон допустимых значений для REFIN - то зачем еще источник тока ? Ну да, цифры в даташите приведены для конкретных значений опорников, вне этих цифр производитель не гарантирует характеристики, но на практике все вполне пристойно. Хотя надо проверять, не всегда можно доверять (вот на ADS7829 я нарвался на совершенно непристойное поведение, ни в какие рамки не вписывающееся). 7705 мне сильно не понравился - и шумит, и норовит продетектировать наводки от собственного тактового генератора. И самокалибровки эти... А 7790 - только положительные впечатления (тьфу-тьфу...)
|
|
|
|
|
Jun 5 2013, 14:15
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
To TanyaЦитата ...Но ее можно правильно предсказать даже в неидеальном случае... ... и, если я правильно вас понял, это отставание устанавливается эмпирически один раз и записывается в передаточную функцию навсегда. То LagmanЦитата Есть АЦП с микроконтроллером на борту, с 51 ядром (ADUC8xx) или ARM (ADUC7xxx), как раз для этого заточено и есть примеры для работы с RTD. Я думаю, это перебор и с точки зрения надежности и с точки зрения ТЗ и функционала прибора.
|
|
|
|
|
Jun 6 2013, 07:01
|

Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 327
Регистрация: 24-06-06
Из: Томск
Пользователь №: 18 328

|
Вот схема, проверенная временем. Для вашей точности это хороший вариант для старта. R5 - опорный резистор. Он должен быть высокостабильным (10ppm или лучше). Его точность - побоку. Устраняется калибровкой. UPD. Запамятовал. Tanya напомнила. Схема для Pt1000. Для Pt100 надо R4, R1 соответственно уменьшить
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Jun 6 2013, 08:01
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 256
Регистрация: 15-04-13
Из: Казахстан, г. Алматы
Пользователь №: 76 504

|
Цитата(shreck @ Jun 6 2013, 11:01)  Вот схема, проверенная временем. Для вашей точности это хороший вариант для старта. R5 - опорный резистор. Он должен быть высокостабильным (10ppm или лучше). Его точность - побоку. Устраняется калибровкой. С точки зрения необходимости подавления помех схема должна быть дополнена или изменена. 1. Линии +U,-U и +I,-I должны быть соединены витыми парами. Заземление точки -I в месте установки датчика переносится на плату. 2. Кожух датчика соединяется с экраном и отдельной динией соединяется с корпусом прибора.
|
|
|
|
|
Jun 6 2013, 17:48
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 156
Регистрация: 18-02-13
Из: Киев
Пользователь №: 75 678

|
Буду пробовать подключаться вот так, покритикуйте пожалуйста. По моим расчетам получается 18.25uV/0.1оС и 7.91uV/квант (если нигде не ошибся, конечно)  Цитата('VNS') 1. Линии +U,-U и +I,-I должны быть соединены витыми парами. Это не возможно, т.к. датчик уже с кабелем (уже писал). Подскажите лучше, что может быть за 5-ый провод на кабеле, который на корпус термометра не звонится, а кабель при этом без экрана...
Сообщение отредактировал vassabi - Jun 6 2013, 23:06
|
|
|
|
|
Jun 7 2013, 01:59
|

Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 327
Регистрация: 24-06-06
Из: Томск
Пользователь №: 18 328

|
Цитата(Tanya @ Jun 6 2013, 14:19)  ... Квант для 16 разрядов - 7 микровольт... Цитата(vassabi @ Jun 7 2013, 00:48)  По моим расчетам получается 18.25uV/0.1оС и 7.91uV/квант (если нигде не ошибся, конечно) При ратиометрических измерениях результат - код АЦП - безразмерная величина, равная отношению сопротивлений. О каких микровольтах вы ведете речь?
|
|
|
|
|
Jun 9 2013, 07:16
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 294
Регистрация: 28-02-05
Из: Екатеринбург
Пользователь №: 2 925

|
Цитата(vassabi @ Jun 3 2013, 19:15)  Добрый день, всем. Прошу совета. варианты.
Заранее благодарен. Если годится SPI, то AD7792 (16 бит) или AD7793 (24 бита), прекрасны АЦП, с встроенными источниками тока для питания резистивных датчиков, встроенный источник опорного напряжения, встроенный термодатчик (здесь не нужен, но на всякий случай он там есть). В качестве опорного резистора можно использовать резистор типа C2-29 с погрешностью 0,1%.
Причина редактирования: Избыточное цитирование. Т.
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|