Manejo de la salida de un AD8495

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Estoy construyendo un circuito con dos amplificadores de termopar AD8495. Los elegí porque son fáciles de conseguir y bastante baratos, básicamente no hay otra razón. Ahora necesito crear una interfaz entre los amplificadores y un microcontrolador (AVR). El ADC del AVR tiene una resolución de 10 bits, y me gustaría usar todo lo que pueda.

La temperatura que estoy esperando en los termopares es de hasta 300 ° C. Como el AD8495 da 5mV / ° C, la salida máxima debe estar en algún lugar alrededor de 1.4V. Podría suministrar una tensión de referencia adecuada al ADC para resolver ese rango, pero cuando el AD8495 no tiene un termopar conectado (o algo más sale mal), la señal aumentará a 5V (voltaje de alimentación), lo que sería demasiado para el ADC con un bajo voltaje de referencia.

Veo dos opciones básicas:

Puedo sujetar la señal a la tensión de referencia (o a una tensión "compatible" usando una resistencia y un diodo Z:

Estoessimpleybarato,perocreoquepodríaarruinartodalamedidaconesto.

TambiénpuedousarunOpAmpparaamplificarlasalidadelAD8495alrangocompletode5V:

Conectado con estas opciones hay dos problemas equivalentes:

  • Nunca he construido un circuito de sujeción con un diodo Z,
  • Nunca he usado un OpAmp antes. Escogí el TS912 porque es un tipo de suministro único de riel a riel (y puedo conseguirlo fácilmente)

Aunque sé cómo se supone que deben funcionar los dispositivos ideales, también sé que los dispositivos reales van a alterar mucho mi medición.

Me gustaría lograr una precisión de +/- 5 ° C a 280 ° C. Todavía no he hecho cálculos sobre eso, pero dadas las precisiones de ADC, referencia y AD8495, esto podría ser un poco demasiado optimista. Soy consciente de eso.

Enlace a la página de descarga de la hoja de datos

Edit 1: El AVR tiene una referencia interna de 2.56V que podría usar. Desafortunadamente, no es muy preciso (2.4 ... 2.8 V) y no estoy seguro de cuánta corriente puede recibir o de fuente. Así que incluso si los canales de ADC tienen diodos internos de sujeción (que tendrían que sujetarse a Aref), necesito alguna protección o acondicionamiento adicional. El uso de una referencia externa tampoco resolverá realmente ese problema.

Edición 2: esta es mi solución, más o menos:

LasdossalidasAD8495estánconectadasaunADC(MCP3426),quetieneunareferenciainternade2.048V.EsoesmuchomásprecisoquelareferenciainternadelAVRytoleralasalidade5VdelAD8495cuandonohayuntermoparconectado.Heañadidoterminalesdetornilloparalostermoparesyuncabezalde0.1". Todos los orificios de los pasadores están en una rejilla de 0.1". El diseño y el enrutamiento fueron bastante fáciles:

Hay dos trazas cortas de SCL y SDA en el lado inferior, todo lo demás está molido. He hecho un poco más amplio el trazado del termopar (izquierda) para reducir la resistencia térmica.

    
pregunta Christoph

1 respuesta

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Una precisión de +/- 5 ° C de precisión a 280 ° C equivale a alrededor de 1.8% de error. Esto da como resultado una resolución efectiva de 6 bits (suponiendo que el rango de medición completo terminaría a aproximadamente 280 ° C). 10 bits de resolución darían como resultado una precisión de aproximadamente +/- 0.28 ° C, y 8 bits en aproximadamente +/- 1 ° C. Por lo tanto, no debe preocuparse aquí (incluso cuando no está utilizando el rango completo de la entrada ADC).

La solución más fácil para su problema de desbordamiento podría ser usar Avcc como voltaje de referencia (pero luego debería ser libre de ruido, preciso y lo suficientemente estable). Esto reduce su resolución (a la mitad en comparación con la referencia interna, ya que duplica el rango de medición), pero tiene suficiente espacio allí (usa aproximadamente una cuarta parte del rango de entrada de ADC, por lo que obtiene 8 bits de resolución efectiva sobre su rango de temperatura).

Si desea mejorar la resolución, use un regulador de bajo ruido de 3.3V para crear tanto Vref para el AVR, como Vcc para el AD8459 (puede funcionar con este voltaje). De esta forma, puede estar seguro de que el voltaje del amplificador de termopar nunca exceda el voltaje de referencia.

Pero también puede usar un diodo zener para sujetar el voltaje del amplificador. Al mirar, por ejemplo, La hoja de datos de ATMega16 (no especificó qué AVR usó) tiene una resistencia de entrada de 100MOhm, e indica que se sugiere una impedancia de entrada de menos de 100kOhm. Por lo tanto, la sujeción no tendrá ningún efecto mientras R1 en el esquema de arriba sea lo suficientemente pequeño. Y 10kOhm estaría perfectamente bien, entonces el amplificador necesita una fuente de 0.5 mA.

Usar un ADC externo es otra solución. Si puede pagar el espacio de la placa y los componentes adicionales, parece incluso la mejor solución. Busque un ADC con una referencia de 2V que también pueda soportar entradas hasta su Vcc, entonces está bien.

Yo personalmente iría con la solución de 3.3V LDO. Es posible que necesite un voltaje de referencia estable y sin ruido de todos modos, ¿por qué no usarlo también para resolver otros problemas?

    
respondido por el hli

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