Cảm biến nhiệt độ Pt100 (còn gọi là nhiệt điện trở hoặc RTD)

[digital]

Em đang gặp khó khăn với việc chống nhiễu cho mạch in. ADC 12bit em dùng biến đổi rất chính xác nếu thử với đầu vào analog là 1 vị chỉnh. Thế nhưng cứ cắm mạch đo vào là các số hiển thị nhảy loạn lên. Em thử chống nhiễu tần số bằng tụ thì hiển thị được phần nguyên không nhảy nữa , nhưng phần thập phân vẫn biến đổi lung tung ( vì em hiển thị nhiệt độ ở dạng xxx,xxx tức là lấy sau dấu phẩy 3 số nữa ).
Phần mạch đo em dùng cho cảm biến pt100 theo sơ đồ trong datasheet của XTR105.
Ai có kinh nghiệm trong việc chống nhiễu xin đc giúp đỡ.thanks!

[nodiesun]

Em đang gặp khó khăn với việc chống nhiễu cho mạch in. ADC 12bit em dùng biến đổi rất chính xác nếu thử với đầu vào analog là 1 vị chỉnh. Thế nhưng cứ cắm mạch đo vào là các số hiển thị nhảy loạn lên. Em thử chống nhiễu tần số bằng tụ thì hiển thị được phần nguyên không nhảy nữa , nhưng phần thập phân vẫn biến đổi lung tung ( vì em hiển thị nhiệt độ ở dạng xxx,xxx tức là lấy sau dấu phẩy 3 số nữa ).
Phần mạch đo em dùng cho cảm biến pt100 theo sơ đồ trong datasheet của XTR105.
Ai có kinh nghiệm trong việc chống nhiễu xin đc giúp đỡ.thanks!

Thứ nhất nguồn của bạn phải thật ổn định
Thứ hai thời gian lấy mẫu bạn nên chọn dài một chút
Chuyện bạn làm chính xác đến 3 chữ số thập phân thì việc nhảy chữ số thập phân thứ 2 và 3 là điều hoàn toàn bình thường bạn ko nên băn khoăn về việc đó.

[digital]

- Về nguồn nuôi và nguồn tham chiếu thì có vẻ ổn rồi. Em dùng nguồn nuôi và nguồn tham chiếu riêng. Đo bằng đồng hồ số thì khá chuẩn : Nguồn nuôi 5.05V, nguồn tham chiếu 4.05V ( Chuẩn của nguồn tham chiếu là 4.096V ).
- Em có làm 1 mạch test thử cho ADC, đầu vào analog em dùng biến trở điều chỉnh thì hiển thị rất chính xác , có khi 3 chữ số hàng thập phân cũng không nhảy số nào. Đưa tín hiệu đầu ra của mạch đo vào là nó lại biến đổi . Vậy chỉ có thể là do mạch đo của mình vẫn chưa ổn định . Vấn đề là làm thế nào để ổn định được tín hiệu ra của mạch đo ( dạng áp ) ???

[bqviet]

Mạch đo của bạn có vẻ tốt đấy. Khi nối với biến trở, khoảng cách dây có vài cm, biến trở (vốn rất đơn giản) nên không sinh nhiễu => giá trị thay đổi ít. Khi nối với mạch bên ngoài, dây thường dài hơn và nhiều mạch bán dẫn lắp thêm đương nhiên sinh nhiễu. Ngay một sợi dây dài 30 cm đặt ngoài không khí bình thường thì chênh áp giữa 2 đầu cũng tới vài hoặc vài chục mV rồi.

Nếu nhảy trong vòng dưới 0,5 oC thì có thể coi là bình thường. Nếu nhảy nhiều hơn thì phải lọc, có thể lọc bằng phần cứng (mạch lọc) hoặc bằng phần mềm (phần mềm lọc số - kiểu DSP). Ngay cả khi tín hiệu có ích chìm trong một biển nhiễu (tín hiệu cặp nhiệt chẳng hạn, độ nhạy chỉ có 40 uV/oC) vẫn có thể lọc ra được khi dùng thuật toán lọc số cao cấp, kiểu như IIR. Cypress và Microchip đều có appnote về vấn đề này.

[digital]

Nói chung là rất cao siêu và " chung chung"...!
Em chỉ biết đến lọc phần cứng bởi tụ hoặc lọc thông RC, phần mềm thì lọc bằng cách cho trễ sau mỗi lần lấy mẫu. Còn như các kiểu lọc số cao cấp thì em chưa đc biết nên cũng chưa có cơ hội thử. Hồi trước có học về bộ lọc số FIR nhưng cũng mới trên lý thuyến, học xong quên ngay.
Bác bqviet cụ thể cho anh em được mở mang đi. Với điều kiện sinh viên thì có thể thực hiện các kiểu lọc như bác nói thế nào? Lọc một tín hiệu có ích ( dạng áp chẳng hạn ) giữa một " ao " nhiễu như thế nào cho tốt?

[bqviet]

Có gì cao siêu đâu, bắt đầu từ đơn giản nhất

• Nếu dao động nhiệt độ (số đo được nhảy liên tục) dưới 0,5 oC => Không cần làm gì. Với khả năng thông thường, như vậy là tốt rồi.
• Nếu nghi bị can nhiễu do môi trường xung quanh, sử dụng mạch lọc thông thấp đơn giản kiểu thế này. Tần số cắt là f= 2pi/(RC), thực tế bạn chọn R = 10K, C = 10 uF (tụ hóa hoặc tụ nhựa 106) thì tần số cắt cỡ 1,59 Hz là vừa đẹp để đo tín hiệu một chiều.
• Nếu vẫn còn nhiễu, bạn có thể dùng thuật toán lọc IIR theo appnote của Cypress hoặc Microchip. Phần giải thích và cách sử dụng của Cypress đơn giản hơn. Thực tế rất dễ dùng

http://www.cypress.com/?rID=2813
http://www.microchip.com/stellent/id...pnote=en011082

Mọi chuyện đơn giản thôi.

[duonghoang]

CÓ một vài module khuếch đại người ta tích hợp sẵn như của hãng Analog Devices, ví dụ như module khuếch đại dùng cho loadcell, thermocouple, LVDT, RTD, strain gage... cái của bạn là module dành cho RTD 3B34 nó có thể đưa ra tín hiệu voltage output hoặc current output.
Vào đây để biết thêm chi tiết: http://www.analog.com/en/other/ios-s...urces/fca.html

[digital]

Em có 1 thắc mắc nhỏ :
Nếu muốn lọc tần số thấp thì hay lọc bởi mạch lọc RC, cũng như thế sao ko thay bởi 1 con tụ giá trị lớn cỡ hàng trăm uF chẳng hạn??? Mạch lọc thông RC có ưu điểm gì hơn?
Tín hiệu lọc dạng dòng thì ko sao nhưng nếu là áp thì sao? Chính R mắc vào sẽ làm tụt áp tín hiệu ( Vì mạch lọc thông thấp RC cho tín hiệu vào 1 đầu và ra 1 đầu R ).

[bqviet]

Tụ có giá trị lớn thường là tụ hóa, càng lớn thì dòng rò cũng càng lớn dẫn tới sai số do sụt áp. Thông thường người ta dùng tụ gốm, tụ nhựa hoặc tốt nhất là tụ tan-tan; bí quá mới dùng tới tụ hóa và thường là trị số nhỏ.

R khi mắc vào mạch sẽ làm giảm sụt áp vì nó hạn dòng. Sụt áp ở mạch đo lường thường gây bởi 2 nguyên nhân: dòng rò của tụ và dòng vào của op-amp hoặc ADC. Hiện nay đa phần dòng vào của op-amp/ADC rất nhỏ (cỡ uA hoặc thậm chí nA) thì sai số chủ yếu gây bởi tụ lọc. Đó là lý do vì sao không nên chọn giá trị tụ lọc lớn, và không nên dùng tụ hóa.

Cách tốt nhất là không dùng mạch lọc thông thấp, mà dùng thuật toán lọc số.

[digital]

Hiện tại thì em đang dùng 1 tụ 470uF và kết quả là điện áp khá ổn định cho đầu vào ADC, các chỉ số biến thiên ít hơn. Còn dòng rò do nó sinh ra thì không biết thế nào? Trong các mạch ổn áp thì người ta vẫn thường dùng 1 tụ lớn ( cỡ 1000uF - 2200uF ) để san phẳng điện áp. Nếu dòng rò sinh ra sai số do sụt áp thì bản thân mạch nguồn đã kô tốt làm sao đi nuôi mạch đây???
Nếu tạo 1 mạch nguồn 5V chẳng hạn bằng cách dùng 7805, đầu ra có lọc bởi tụ lá 104 và tụ hóa 2200uF. Dùng nguồn này để nuôi cho 1 con ADC, lúc này ta lọc nguồn cho ADC bởi 1 tụ 10uF. Câu hỏi của em là dùng tụ 10uF có tác dụng ở đây ko? Vì rằng tụ này sẽ mắc song song với tụ 2200uF trên mạch và tần số thì cũng đã lọc rồi.

[SongLuan]

Nếu nói đến sai số thì sẽ có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số. LM334 là một con dùng phát ra nguồn dòng khá thông dụng và rẻ (10.000/con) nên chắc chắn độ chính xác của nó không thể cao được. Cái này có thể khắc phục bằng cách chọn các IC nguồn dòng ổn định hơn. Về Pt100, điện áp đo về đưa vào ADC tính ra sẽ được giá trị điện trở rồi dùng phương pháp tra bảng để tăng độ chính xác (hoặc dùng công thức phụ thuộc giữa nhiệt độ và điện trở, công thức này không tuyến tính vì có phụ thuộc hệ số anpha). Giải pháp dùng mạch khuếch đại thì phải chọn loại OPAM có offset nhỏ chứ nếu không bác cũng khuếch đại luôn offset của nó (cỡ vài mV).
Còn đo PT100 với PSoC thì có 2 cách:
C1: Dùng DAC +OPAM (cấu hình bằng SCBLOCK) để tạo ra nguồn dòng, DAC đóng vài trò là Vset.
C2: Không phát ra nguồn dòng mà dùng nguồn áp để phát ra. Với họ PSoC 28chân (ví dụ như 27443 và 29466) nó có tới 4 đầu ra Analog. Dùng các chân này để phát ra nguồn áp chuẩn (VRefHi, VRefLo, Vbangap...). Dùng một con điện trở có độ chính xác cao (dùng làm điện trở mẫu)mắc nối tiếp với Pt100. Dùng nguồn áp phát ra cấp vào 1 đầu điện trở mẫu và đầu kia nối vào một đầu của Pt100 (giả sử với loại 2 dây). Như thế sẽ có một điện áp đặt lên 2 con điện trở. Nối điểm chung nhau giữa 2 con điện trở này vào đầu vào ADC (có thể chọn ADC có độ phân giải cao như 12, 13 hoặc 14 bit). Điện áp này thay đổi phụ thuộc vào Pt100. Từ đó tính ra được điện trở Pt100. Hơn nữa có thể dùng ADC để đo trực tiếp các nguồn áp chuẩn phát ra nên giảm được sai số về nguồn áp. Cách này có thể áp dụng với các loại Pt 2 dây, 3dây, 4dây. Chi tiết bạn có thể tìm tại APPNOTE trên CYPRESS.COM.

Bài viết rất hay, tuy nhiên thay vì đo nguồn điện áp chuẩn, ta nên đưa điện áp chuẩn này làm tham chiếu cho khâu ADC (VREF+,VREF-). Khi đó ta có thể lấy chính xác tỉ lệ điện trở của PT100/R chuẩn.
Đo nhiều mẫu, lấy tổng để loại trừ sai số ngẫu nhiên (VĐK hiện tại dư sức làm việc này).
VD: dùng PIC18F4431, ADC10 bit, điện trở chuẩn 200 Ohm, đo 64 mẫu (tổng).
Công thức: R = 200N/(65472-N); N là trị số đo được từ PIC (64 mẫu 10 bits).
t0(0C) = (R – 100)/0.385 (Lẫy tuyến tính PT100 trong khoảng 0 - 100 độ C).

[670366770496]

Mình đã thiết kế mạch đo , nhiệt độ tương đối ổn định.Nhưng có điếu là mình chưa cân chỉnh được dãi áp ra 0_5v tương ứng với 0_250 độ.Mình chỉnh chính xác ở 100 độ(nước sôi) thì ở nhiệt độ môi trường lại bi sai số và ngược lại.Anh em nào đã làm mạch đo pt100 ổn định vả chính xác ở 0_250 độ góp ý giùm.rất mong sự đóng góp cụ thể và chân tình.
Mình chân thành cảm ơn trước !

[bqviet]

Nếu hiệu chỉnh ở 2 điểm 0 và 100 oC thì mạch đo hoạt động chính xác trong dải này; ra ngoài dải 0-100 oC độ chính xác kém đi rất nhiều vì khi đó là "ngoại suy" mất rồi. Nên hiệu chỉnh ở điểm nào đó gần 250 oC, lớn hơn một chút là tốt nhất.

Cách tối ưu là tới cửa hàng vật tư KHKT nào đó (phố Tràng Tiền chẳng hạn), mua 1 cái nhiệt kế thủy ngân tới 300 oC (rất rẻ), đèn cồn, chén sứ và cái gọi là thủy tinh lỏng (còn gọi là nước thủy tinh). Thủy tinh lỏng sôi ở trênn 300 oC. Nhúng đồng thời cảm biến và nhiệt kế vào thủy tinh lỏng đun nóng để hiệu chỉnh. Toàn bộ chi phí chỉ cỡ 100K.

[quyenxinh]

chào các anh ạ.em đang làm đồ án về mạch đo nhiệt độ sử dụng pt 100 và kết nối với PIC(chứ không dùng 8951) các anh đã làm qua rùi có thể chỉ dẫn giúp em với được không ạ.em là thành viên mới.xin cảm ơn các anh nhiều

[bqviet]

Vui lòng xem lại các bài trước về mạch chuyển đổi Pt100 sang 4-20mA, sau đó dùng ADC nội của PIC.