Все, кто хотят измерять температуру с точностью 0.5 градусов по Цельсию Андрею Нильсовичу, эта микрорсхема как из пушки по воробьям, те могут даже не читать данную статью.
Ранее была публикация с громким названием "Идеальный" измеритель температуры. Там была несколько иная схема, теперь же честный PDF. Поделюсь нюансами и практическими рекомендациями. Описание данной микросхемы есть, я его излазил вдоль и поперек, и даже схема EVOLUTION BOARD нашлась… Но ничего практического там нет. Фирмачи хотят сказать: «Вот тебе всё, а конкретику ищи сам».
Нашел. Испытал. И делюсь, дабы не тратили люди время на ерунду.
Постановка задачи.
Мерить температуру с точностью 0.05 градуса Цельсия.
Диапазон измерения 10-130 гр. C.
Стабильность измерений в условиях помех.
Трехпроводная схема для датчика от OWEN.
Сразу поясню, что как таковую температуру я не мерил, а мерил я сопротивления, заранее подобранные, так чтобы они находились все в диапазоне заданных температур, учитывая формулу пересчета:
tC(Pt100) = (Rx(Pt100)/100-1)/0.00385; (1.1)
И если кто-то скажет, что сам платиновый датчик имеет определенный класс точности и эта точность хуже, чем заявленная, то будет прав. Но есть драйв сделать измеритель, а датчик уж как-нибудь… Тем более, что калибровку по двум точкам на основе какого-нибудь сверхточного стороннего прибора, никто не отменял. Не буду описывать программные примеры на каком-либо языке, все пояснения настройки будут в контексте PDF и в рамках содержания регистров AD7792.
Нюансы в основном лежат в области программирования данной микросхемы, а не как не в области схематики. Она такая, как в PDF.
Хотя…
Нюанс №1.
А какого номинала должно быть RREF?
Если датчик Pt100, а заявленный диапазон не выше 130 гр., то RREF = 155-220 Ом. Это расчетные величины. 130 градусам соответствует по этой формуле Rx=150.05 Ом. Почему так?
Вот формула пересчета ADC в Rx (Rx мы вставляем в разъем ТС_Х, см. схему):
Rx = ADC*Rref/32768/Gain, (1.2)
где
ADC – текущие показания DATA REGISTER;
Rref = 220 ом. (в моем случае)
Gain – коэффициент усиления, выбранный в CONFIGURATION REGISTER;
В чем нюанс?
Rref должен как можно ближе соответствовать максимальному сопротивлению, определяющему верхний диапазон температур с учетом пересчета. Эту формулу надо понимать так – вы сравниваете два сопротивления Rx и Rref. Rref определяет внешнее опорное напряжение ADC.
И здесь пропорция:
Rref соответствует коду 65535, а Rx соответствует коду, который меньше этого.
Если выбрать, например Rx=1.5 кОм, то на максимальный Rx=150.05 Ом останется меньше значений ADC. Можно конечно увеличить коэффициент усиления и тем самым увеличить значения ADC, но как показал практический опыт, повышение коэффициента усиления приводит к нелинейности и падению точности и это…
Нюанс №2.
В моем случае коэффициент усиления GAIN=2, а значение источника тока (IOUT1 & IOUT2) = 1mA. В этом случае максимальное сопротивление соответствует коду ADC=44698. Есть еще запас, но мы ограничены теми номиналами сопротивлений, которые есть в наличии для точных сопротивлений.
Нюанс №3.
Это нюанс, касаемый выбора Rref. В PDF сказано:
Reference Voltage Range = 0.1V (Vmin).
Т.е. если вы выбираете значение источника тока и Rref, то их произведение должно быть больше Vmin. Это схемотехническое ограничение. В моем случае
Vref = Rref*( IOUT1+IOUT2) = 220*(1+1)=440 mV; (1.3)
Нюанс №4.
Это касается организации питания аналоговой части микросхемы AVdd. Не надо жмотиться на танталовый электролит. Диод D1 в данном случае работает как фильтр. Не надо ставить индуктивность, она дребезжит из-за того, что потребление микросхемы динамическое и коррелирует с периодом преобразования, которое выбрано пользователем. И здесь…
Нюанс № 5.
Если вы не ограничены быстродействием, то выбирайте максимальный период преобразования. Это относится к значениям бит в MODE REGISTER, FS0,FS1,FS2,FS3 они все устанавливаются в 1.
Нюанс № 6. Легенда об источнике тока.
В PDF в рубрике EXCITATION CURRENT SOURCES приводятся характеристики источников тока. Предположим они не точны, и это так, и более того они не равны друг другу. Некоторые горячие головы предлагают использовать один источник тока, усложняют схему, задействуют еще один канал ADC и усложняют процедуру.
AD7792, настройка, температура, схема.
