Witam,
Proszę kolegów o rzucenie okiem na schemat z eagla układu realizującego pomiar 5 temperatur poprzez czujniki PT100 (na schemacie jako złączka X3) oraz 2 kanałowy woltomierz 0-10V.
Przede wszystkim interesuje mnie kwestia PT100. Czy macie jakieś sugestie co do takiego połączenia? Może można jakoś uprościć połącznie. Prąd z LM334 ma być równy 1mA. Z założenia układ ma być złożony z elementów dostępnych w PL dlatego wszelkie trudno dostępnego gotowe scalaki pod PT100 odpadają.
Wszelkie sugestie co do układu mile widziane.

Witam,

Co do części z przetwornikami A/D nie mam jakichś zastrzeżeń, no może poza tym, że sobie dość drogie elementy wybrałeś . Napisz, z jaką rozdzielczością chcesz mierzyć temperaturę tymi PT100 no i w jakim zakresie. Natomiast co do woltomierza: jeśli zasilasz tego LM324 napięciem niesymetrycznym, musisz się liczyć ze znacznymi nieliniowościami pomiaru w pobliżu zera. Zbędne są też te diody zabezpieczające na wyjścach tych LM324 - tam i tak nie będzie nigdy więcej niż ok 4V (przy zasilaniu 5V). Daj lepiej 2 diody krzemowe, połączone przeciwsobnie między wejścia tych wzmacniaczy. W ogóle to LM324 nie jest najszczęśliwszym wyborem przy zasilaniu 5V, weź może coś rail-to-lail np MCP6002. No i te rezystory dzielnika na wejściu dałbym tak choć z 10 - 30 razy większe - ten Twój woltomierz będzie bardzo obciążał mierzony układ. Rozumiem, że tego LM385 to chcesz wziąć wersję 2,5V ?

Pozdrawiam, QuadMan.

Blokowanie zasilania 10uF+100nF na wszystkie scalaki, zwłaszcza przetworniki, tak jak U1 tak samo U2. Przydałoby sie przynajmniej 100nF na źródła prądowe
IC3-IC8.
Rozważyłbym możliwość zasilania części analogowej , a przynajmniej przetworników z osobnego zasilania lub poprzez stabilizator np. LM1117.
Diody zabezpieczające powinny być na wejściu LM324. Zamiast LM324 można użyć LM358, który zawiera tylko 2 wzmacniacze.
Nie wiem po co filtr na wyjściu wzmacniacza: R1, R3 i C1 (oraz drugi kanał R8, R9 i C12). Ma on częstotliwość odcięcia rzędu 40kHz, co jest grubo powyżej maksymalnej częstotliwości konwersji przetwornika. Przetwornik i tak uśredni takie częstotliwości.

Możesz wyjaśnić dokładniej, bo w PDF'ie od LM324 jest: "Input Common-Mode Voltage Range Includes Ground"
oraz
"In the Linear Mode the Input Common-Mode,Voltage Range Includes Ground and the Output Voltage Can Also Swing to Ground even though Operated from Only a Single Power Supply Voltage"Możesz wyjaśnić o co Ci chodziło z tym LM385, bo LM385 to źródło napięcia odniesienia, a w uładzie jest LM334, który pracuje jako źródło prądowe o wydajności 1mA.

W układzie źródeł prądowych są po dwa rezystory (dla IC3) R14+R16 i R15_R17. Są one po to by uzyskać wartości odpowiednio 140R i 1,4k. Natomiast dla tolerancji 1% rozrzut wartości dla 1,33k jest 0,0133k=13,3R ,czyli większy niz wartość R17 (10R). Taki układ, w mojej opinii jest nadmiarowy. Ja dałbym po prostu 1,33k i 133R.

Witam,



Rzuć okiem na wewnętrzny schemat wzmacniacza LM324. Przy zasilaniu niesymetrycznym, tranzystory wejściowe pracują praktycznie w nasyceniu. Zresztą, to co napisałem powyżej sprawdziłem w praktyce ( tak się składa,że stosuję LM324, gdzieś tak od 1986 roku.... ). Proponowany MCP6002 jest duuużo lepszy pod tym względem.

Druga sprawa - dokładnie wiem, co to jest LM385, występują 3 wersję 1,15V i 2,5V i o to właśnie pytałem - to cały czas w odniesieniu do tego woltomierza. Spójrz na uC - kolega arknaw zastosował go jako zewnętrzne źródło napięcia odniesienia dla ADC uC.

Pozdrawiam, QuadMan.

Sorry, mój błąd. Nie zauważyłem tego przy uC, a skupiłem się na tych przy PT100, a tego po prostu nie zauważyłem. Przepraszam!

Ja też z LM324 poznałem w podobnym czasie. Nie twierdzę, że jest najlepszy.
Czy to oznacza, że TI mija się z prawdą w swoim Data Sheet o LM324? Zresztą w OS, ST, Fairchild i National piszą podobnie. Poprosiłbym o więcej informacji,
Pozdrawiam

Witam
Jeszcze błędy "kosmetyczne":
-zasilanie - brak połączenia OUT_LM2575/indukcja
-przy uC: LED1 podłączony odwrotnie

Pozdr.

Witam,


To było niepotrzebne z mojej strony, niczego nie wnosi do dyskusji, przepraszam. Natomiast schemat struktury wzmacniacza LM324 już tak. Rzuć okiem na niego, przecież:



Tylko, żebyśmy się dobrze zrozumieli: Nie widziałem nigdzie schematu MCP6002 ( czy tam MCP6001), być może wejście jest zrobione w identyczny sposób, ale faktem jest, że w jednym ze swoich komercyjnych projektów wymieniłem LM358 ( to, jak sam zauważyłeś, praktycznie to samo co LM324 ) ze względu na nieliniowości w pobliżu 0 ( pomiar napięć rzędu kilkudziesięciu mV względem masy przy zasilaniu niesymetrycznym).


Nie wiem, ale nie zawsze wierzę w to, co inni piszą w swoich DS. Wierzę natomiast w zdrowy rozsądek, podstawy elektroniki, w to co sam zmierzę i w to co widzę na schemacie.

Tak na koniec, kolego nemo, ja nie mam ochoty na przepychanki. Kolega arknaw poprosił o sprawdzenie schematu, napisałem to, co wiem z własnego doświadczenia ( nie powielam tu jakichś Urban Legends z internetu ), a co On z tym zrobi - jego sprawa. Ciebie również nie chcę na siłę nawracać na wzmacniacze operacyjne Microchip-a, bo nie mam w tym żadnego interesu . Po prostu, jeśli chcesz być pewien, to jak będziesz miał chwilę, weź kilka wzmacniaczy operacyjnych: tych i tych, zrób z nich wzmacniacz o wzmocnieniu rzędu kilku - kilkunastu i sprawdź sam. Być może ja po prostu miałem pecha.

Pozdrawiam serdecznie, QuadMan.

P.S. Musiałem edytować, bo znaczniki [quote] [\quote] mi się rozjechały.

Na początek chciałbym podziękować wszystkim trzem kolegą za konstruktywne uwagi.
Chciałbym mierzyć temperaturę w zakresie 20-300st. Myślę, że w tym układzie uda mi się uzyskać rozdzielczość 0,5st. Super byłoby gdy była to wartość 0,1st ale obawiam się że w tym układzie będzie to trudne (z uwagi na błędy offsetu, nieliniowości ADC itp).
LM385 oczywiście w wersji 2,5V.
Rezystory w dzielniku zwiększę x10 czyli zastosuję 100k i 300k. A może ktoś mi przy okazji wyjaśnić jakie są konsekwencję stosowanie zbyt dużych wartość dzielnika przy pomiarze?
Oczywiście, brak kondensatorów przy U2 wynikł tylko z przeoczenia. O kondensatorach przy źródle prądowym nie pomyślał/ nie doczytałem.
Filtr na wyjścia wzmacniaczy operacyjnych zauważyłem w poradniku o ADC. W takim razie rzeczywiście może go usunę. Sam Mirek mówił że to już tak trochę "na siłę"
Interesuje mnie jeszcze inna kwestia (choć nie wiem czy pasuje do tego działu). Jakie macie doświadczenia z przeliczaniem temperatury. Czy dość skomplikowane wzory linearyzujące temperaturę czy jednak rozsądniejszym jest tablica dwuwymiarowa z przechowywanymi wartościami napięć i odpowiadające im temperatury?

Sprawdźmy:
Na początek małe uściślenie - rozdzielczość to odległość między dwoma działkami, lub inaczej mówiąc najmniejsza zmiana, jaką można zauważyć. Dokładność to zgodność wartości zmierzonej z rzeczywistą wartością.
Na początek rozdzielczość:
Zmiana rezystancji PT100 wywołana zmianą temperatury o 0,5 st. wynosi 0,195Ohm, co przy prądzie płynącym przez PT100 równego 1mA da zmianę napięcia 0,195mV=195uV, a dla 0,1st. da zmianę o 0,039mV=39uV. Przy 18 bitach ADC i napięciu odniesienia równego 2,048V da nam najmniejszy krok 2,048/(2^18)=8uV, więc mamy spory zapas. Można by w tym przypadku zrezygnować z kilku bitów.
Sprawdźmy też czy dla maksymalnej temperatury nie przekroczy zakresu pomiarowego. Dla 150st. rezystancja PT100 wynosi 157,33 co da nam przy prądzie 1mA 157,33mV więc mieści się znakomicie, można nawet śmiało użyć wzmacniacza w przetworniku (PGA) x8 (bo wtedy będzie 1,25V).
Oraz sprawdźmy jaką największą temperaturę możemy zmierzyć, dla PGA x8. Maksymalne napięcie ADC jest równe 2,048V, napięcie takie uzyskamy na oporniku 256Ohm przez który płynie prąd 1mA, wzmocniony 8 razy. Rezystancję 256Ohm PT100 ma w temperaturze 426st.
To jeszcze sprawdźmy ile bitów ADC potrzeba, by przy wzmocnieniu PGA x8 uzyskać rozdzielczość 0,1 st., czyli by najmniej znaczący bit (LSB) był mniejszy niż 39uV*8=312uV. Napięcie doniesienia dzielimy przez tą wartość 2,048V/312uV=6564, czyli 13 bitów, bo 2^13=8192.

Proszę sprawdzić, czy się nie pomyliłem. Jeśli będzie ok, to zastanowimy się nad możliwą do osiągnięcia dokładnością.

Maksymalna mierzona temperatura ma być 300st
nemo
twoje obliczenia zgadzają się z przeprowadzonymi przeze mnie wcześniej - stąd też wybór takich przetworników. Jednak - przed nikim nie ukrywając - na największym bliźniaczym forum dostałem taką odpowiedź od jednego bardziej doświadczonego użytkownika ode mnie


A o tych danych przyznam że, nie pomyślałem. Stąd też godzę się faktem, że mogę nie uzyskać rozdzielczości 0,1st.

I znowu nieporozumienie.
Rozdzielczość to najmniejsza rozróżnialna wartość, a dokładność to zgodność wartości zmierzonej z wartością rzeczywistą.
zakładana rozdzielczość jest jak najbardziej osiągalną.
Miarą dokładności jest błąd. Błędy mogą być: grube, wynikające z złej metody pomiaru, systematyczne i przypadkowe. Błędy grube wykluczam, bo sama idea pomiaru jest w porządku.
Pozostają błędy systematyczne i przypadkowe.
Błędy systematyczne to np. cytowany wyżej błąd zera. Ogólnie można powiedzieć, że to róznica między wartością nominalną a rzeczywistą. Dodać należy, że sam PT100 też nie jest idealny i nie ma rezystancji dokładnie 100Ohm, ale jakąś zależnie od tolerancji wykonania.
Błędy przypadkowe, to np. szumy.
Dobra wiadomość jest taka, że np. dla błąd zera co prawda wynosi 55uV, ale jego zmiana już tylko 50nV/st. Jeżeli zmierzymy błąd zera i układ będzie pracował w niewielkich zmianach temperatury, to błąd ten można skompensować do pomijalnej wartości. Najlepiej za jednym zamachem skompensować wszystkie błędy.
Można to zrobić przez kalibrację, w ten sposób, że mierzymy dwie znane temperatury, odczytujemy wartości zmierzone i na ich podstawie obliczamy współczynniki, W warunkach domowych możemy sporządzić dwa dokładne wzorce temperatury: woda z lodem 0st. i wrząca woda 100st. I dokładność w tych dwu punktach może być bardzo wysoka, błąd może być mniejszy od 0,1 st. Poza tymi punktami błąd będzie większy wynikający głównie z nieliniowości, zarówno samego PT100 jak i reszty elementów toru pomiarowego.
Błędy przypadkowe można w dużej mierze ograniczyć przez uśrednianie lub filtrowanie. Dobrym pomysłem jest tu EWMA, czyli wykładniczo ważona średnia ruchoma. Mimo takiej nazwy algorytm jest całkiem prosty.
Podsumowując nie jest tak źle jak mogłoby się wydawać!