J'ai dû faire à peu près cela lors d'un précédent travail de RL, donc je vais passer en revue les problèmes que je peux voir ici et donner au moins une description générale de ce que nous avons fait, bien que a) c'était il y a environ 20 ans, donc mon la mémoire peut être en contradiction avec la réalité, b) elle reposait sur un système à sécurité intrinsèque qui ajoute des composants supplémentaires pour limiter la puissance disponible en cas de panne, et c) je n'étais pas le concepteur d'origine.
Le circuit de niveau bloc était une source de courant commutée (stable, raisonnablement précise mais pas à la précision requise pour la mesure) alimentant le capteur PRT connecté à Kelvin et une résistance de référence de haute précision (0,01%), avec divers points alimentés par des résistances de protection et un multiplexeur vers un CAN intégrant une double pente 24 bits. Cela a donné une précision de 0,01 C au milieu de la plage, mais seulement 0,02 C (0,013 C IIRC) à l'extrémité supérieure en raison des courants de fuite agissant sur les résistances de protection, extrémité inférieure pouvant être fixée comme indiqué ci-dessous. L'utilisation d'une résistance de référence et la mesure ratiométrique évitent le besoin d'une source de courant précise et stable et relâchent les contraintes sur la référence ADC de sorte qu'un composant commercial normal suffira.
Je suppose que le point de mesure est éloigné de l'électronique (le capteur est à l'extrémité d'un câble), car sinon vous allez avoir des problèmes majeurs avec l'électronique en dehors de sa plage de température spécifiée (la plage industrielle normale est de -55 + 85C). Cela dicte assez bien l'utilisation de connexions Kelvin (un PRT à 4 fils) afin que la résistance du câble puisse être éliminée de la mesure - le courant d'excitation est envoyé sur une paire de fils et la tension est mesurée sur l'autre (où les coûts de câble sont très élevé, vous pouvez utiliser 3 fils avec des longueurs équilibrées et compenser le fil commun avec quelques mesures et logiciels supplémentaires). La mesure de base consiste à mesurer la tension aux bornes du capteur et à travers la résistance de référence;
La commutation du courant d'excitation évite l'auto-échauffement tout en permettant un niveau d'excitation suffisamment élevé pour donner des niveaux de signal raisonnables; vous pouvez choisir le courant d'excitation de sorte que la plus haute résistance du circuit du capteur donne une tension proche de la plage complète mais toujours dans la région linéaire, en tenant compte de la résistance du capteur, de la référence, des câbles de connexion, de la variation de température de ceux-ci, de la variation de température de la source de courant, etc. Vous pouvez définir le courant d'excitation par sortie DAC (un vrai DAC, pas les lignes PWM) et utiliser un logiciel pour ajuster le niveau du lecteur sur le long terme afin de maintenir la lecture ADC la plus élevée proche de la plage complète - cela éviterait perte de résolution à basses températures (basse température PRT = faible résistance = faible lecture ADC = moins de bits par degré = précision réduite).
L'utilisation d'un seul ADC évite les problèmes de (mauvaise) correspondance des ADC introduisant des erreurs non mesurables; mon système avait l'ADC configuré comme asymétrique, mais vous pouvez constater qu'une configuration d'entrée différentielle simplifie les choses, mais faites attention aux courants de fuite et à la façon dont ils varient avec le mode commun d'entrée. En utilisant un convertisseur à double pente, vous devez utiliser des condensateurs en polypropylène ou en polyéthylène dans le circuit ADC pour minimiser l'absorption diélectrique, ceux-ci sont gros et coûteux (et utilisez également des anneaux de garde sur le PCB, et minimisez certaines longueurs de trace du PCB depuis l'époxy en FR4 a absorption diélectrique élevée). Un convertisseur delta-sigma évite cela, mais pose des problèmes de temps de stabilisation lors du changement du signal d'entrée (jetez les N premières lectures), ce qui prolonge le temps de mesure et peut permettre à l'auto-échauffement de commencer à affecter les lectures ou empêcher une lecture en temps opportun (c'est pourquoi la double pente a été choisie, avec les composants disponibles à l'époque). S'il y a un bloc de gain disponible sur l'entrée de l'ADC, cela vaut la peine de l'utiliser pour permettre de minimiser le courant d'excitation, mais n'essayez pas de devenir mignon en modifiant le gain entre les lectures car les gains ne sont jamais exactement les valeurs nominales, les lectures ADC prises avec différents gains ne sont donc pas compatibles à cet effet.
Une autre source d'erreur pernicieuse est les jonctions de thermocouples involontaires; même l'étamage sur des fils de cuivre (ou des traces de PCB) peut donner cet effet. En plus d'essayer de minimiser le nombre de joints métal-métal dissemblables dans le chemin du signal, assurez-vous que tous ceux que vous ne pouvez pas éviter sont en paires équilibrées et isothermes afin que tous les effets s'annulent et que le chemin du signal soit maintenu aussi loin que possible d'un courant plus élevé traces. Faites attention à votre circuit; avoir la masse côté entrée ADC (qui peut être utilisée comme référence pour la source de courant d'excitation) connectée en un seul point à une masse analogique (puce ADC et masses du multiplexeur d'entrée), qui est connectée en un seul point au système (microprocesseur etc) la masse qui est connectée en un seul point à l'entrée de masse de l'alimentation. Une autre source d'erreur peut être les courants de fuite d'entrée; si vous avez une résistance significative en série avec l'entrée ADC (telle que la résistance `` on '' du multiplexeur ou un filtre passe-bas), vérifiez que la chute de tension aux bornes de cette résistance au courant de fuite maximum est suffisamment faible. De plus, pour cette précision, vous devrez vous assurer qu'il y a une très faible fuite à travers le capteur et d'autres parties du système, telles que la résistance de référence; rien de moins d'environ 10M aura un effet notable. comme la résistance de référence; rien de moins d'environ 10M aura un effet notable. comme la résistance de référence; rien de moins d'environ 10M aura un effet notable.
Lorsque vous prenez une lecture, activez le courant d'excitation, attendez environ une ms pour qu'il se stabilise (rappelez-vous que le câble du capteur a une capacité inhérente qui doit être chargée à un état stable), effectuez les conversions ADC sur tous les canaux à un moment fixe , puis relisez tout sauf le dernier dans l'ordre inverse au même moment; effectuer deux autres séries de lectures si nécessaire pour calculer tout auto-échauffement, puis désactiver l'excitation. Le temps nominal pour l'ensemble des lectures est celui de la lecture singleton impair (pour un convertisseur à double pente, c'est l'instant où le condensateur d'échantillonnage et de maintien d'entrée est déconnecté des entrées), et les paires de lectures doivent être les mêmes mais s'ils sont différents, peut-être en raison de l'auto-échauffement, vous pouvez les faire la moyenne pour donner une lecture équivalente au temps nominal. Avec un PRT à 4 fils, vous avez la lecture PRT et la lecture de référence, multipliez la valeur de la résistance de référence par le rapport de ces derniers pour obtenir la résistance PRT; pour PRT à 3 fils soustraire la lecture à travers le fil d'entraînement de la lecture PRT d'abord pour compenser la ligne commune. Pour lire plusieurs PRT, vous pouvez soit les enchaîner en série si la source de courant a suffisamment de conformité et avoir le multiplexeur d'entrée avec suffisamment de canaux pour sélectionner l'un des capteurs (ou la résistance de référence), soit multiplexer le variateur - vous avez toujours besoin d'une entrée large multiplexeur, mais les exigences actuelles de conformité des sources sont assouplies.
Pour convertir la résistance du PRT en température, vous pouvez essayer de générer ou de rechercher une formule, mais le système que j'avais utilisé les tableaux de données RT du fabricant et fait une interpolation quadratique sur les trois points de données les plus proches; cela permet de changer plus facilement les capteurs utilisés (il suffit de mettre le nouveau tableau) ou d'étalonner individuellement en remplaçant un tableau de valeurs mesurées.
