Mejora del filtrado y la lectura del sensor RTD

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Para una aplicación se requiere un sensor de temperatura. una precisión de alrededor de + -3 grados es aceptable.

Por razones de costo, he elegido para este RTD . El sensor se muestrea mediante un ADC de 12 bits de un microcontrolador. El RTD se coloca en un puente de piedra de trigo con un suministro regulado de 3.3 voltios (mirando el suministro con un alcance que no encontré mucho ruido / ondulación). El Wheatstone Bridge está conectado a un MCP6N11 Amplificador de instrumentos .

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El RTD se monta en una placa separada con aproximadamente 50 cm de cable, que se ejecuta en un entorno ruidoso. Por lo tanto, la etapa de filtro se coloca entre el puente y el amplificador.

El rango de temperatura deseado es entre 50 y 200 grados Celsius. La ganancia del amplificador se establece en 15, y es suministrada por una sola fuente de alimentación de 3.3v.

Lamentablemente, las mediciones se desactivan constantemente entre un 30 y un 50 por ciento. Así como todavía hay un poco de ruido que se cuela por el filtro. El amplificador está conectado directamente al ADC de 12 bits.

¿Qué puedo hacer para mejorar este circuito?

    
pregunta Roel

2 respuestas

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Considere deshacerse del puente y del amplificador de instrumentación. Alimente el RTD (a través de 10k) desde el mismo voltaje de referencia que utiliza su ADC, esto se denomina mediciones ratiométricas y elimina una de las fuentes de error más importantes, es decir, porque RTD y ADC se alimentan finalmente de un voltaje de referencia común, no importa si ese voltaje de referencia se desplaza.

Entonces, desde la memoria, un RTD de 1 k tendrá una resistencia de 1000 ohmios a 0 ° C y alrededor de 1690 ohmios a 100 ° C. Si el voltaje de referencia de su ADC es de 3.3 voltios y el RTD se alimenta desde 10kohm, el cambio de voltaje entre 0 ° C y 100 ° C será de 0.300 voltios a 0.477 voltios. Este es un cambio de 177 mili voltios para un cambio de temperatura de 100 ° C

Su ADC es de 12 bits, por lo tanto, tiene una resolución de 3.3 voltios / 4096 = 0.80566 mV.

Entonces, para un cambio de 100 grados centígrados, el voltaje de entrada cambia 0.177 voltios con una resolución de 0.80566 mV; esto significa que su ADC puede resolver 219.7 pasos en un rango de 100 grados centígrados O, su resolución real es de aproximadamente 0,5 grados C.

Esto debería obtener fácilmente la precisión que deseas.

Por cierto, necesita calcular el rango completo de hasta 200 grados centígrados, pero no veo ningún problema para lograrlo con la precisión que desea.

En resumen, reduce tus errores al deshacerte de cosas que no necesitas.

Cuando se trata de filtrar, asegúrate de usar un filtro de paso bajo externo, pero también filtra el software mediante el muestreo excesivo de la señal y el promedio.

    
respondido por el Andy aka
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Si está utilizando la misma fuente de alimentación del puente que el amplificador y la MCU, no veo mucho mal en su circuito,

Sin embargo, debes eliminar C4; no debería estar presente, o no más de unos pocos cientos de pF. Por la forma en que lo has mostrado, es muy probable que cause inestabilidad. Si puede agregar tal vez 1K entre la salida y C4 sin causar errores de ADC, puede quedarse.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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