[cooller90 0]

Доброе время суток!

В аналоговой схемотехнике я только теоретик, поэтому камни просьба не кидать.

Имеется следующая задача: Измерение температуры NTC термистора. Схема должна быть гальванически развязана.

Решение:

Последовательный резистивный делитель -> АЦП -> Изолятор цифровых сигналов -> ПЛИС

Вопрос в выборе АЦП, а точнее какой подобрать тип входа.

Я определился что мне будет достаточно 12 бит, SAR, интерфейс SPI. Но какой тип входа?

Что мы имеем:
Single ended - он же несимметричный вход. Снимаем данные с сигнала относительно потенциала земли. Шум будет присутствовать только на положительном проводе.
Данное АЦП подходит для решение моей задачи.

Differential - дифференциальный. Измерение происходит как разность напряжений между двумя проводами. То есть в данном случае диапазон измерений может плавать как и выше земли, так и ниже. Вроде как устойчивость к помехам и шуму выше, чем у Single ended.
В моём случае земля может являться вторым проводом, соответственно данное АЦП тоже подходит для моей задачи.

Pseudo-Differential. Псевдо-дифференциальный. В данном случае измерение происходит относительно какого-то опорного напряжения, заведенного на инвертированных вход (IN-).
Я так понимаю это не мой случай.

Соответственно для решения моей задачи подойдет либо Single ended или Differential вход, верно? 

Просьба прокомментировать мои выводы, буду рад любым уточнениям, спасибо!

 

[rx3apf 0]

Несимметричного вполне достаточно.

[Herz 4]

1 час назад, cooller90 сказал:

Я определился что мне будет достаточно 12 бит

NTC термистором Вы собираетесь измерять температуру в каком диапазоне? Как пришли к 12 бит? Почему, скажем, 10-ти не достаточно?

[haker_fox 60]

8 hours ago, cooller90 said:

Просьба прокомментировать мои выводы, буду рад любым уточнениям, спасибо!

Набросайте схему. Может быть Вам ратиометрический способ измерения использовать?

[wim 6]

5 часов назад, haker_fox сказал:

 ратиометрический способ 

По-русски это называется "логометрический". 

[Сергей Борщ 119]

12 минут назад, wim сказал:

"логометрический".

Спасибо, не знал.

[haker_fox 60]

23 minutes ago, wim said:

По-русски это называется "логометрический". 

Спасибо. Я за чистоту русского языка. Но термин "ратиометрический" настолько часто слышно, что я подумал о его заимствовании.

[wim 6]

2 минуты назад, haker_fox сказал:

термин "ратиометрический" настолько часто слышно

Потому что люди, которые знали, что такое логометр, ушли на пенсию, а новому поколению гугл любезно подсовывает побуквенный "перевод".

[cooller90 0]

12 hours ago, Herz said:

NTC термистором Вы собираетесь измерять температуру в каком диапазоне? Как пришли к 12 бит? Почему, скажем, 10-ти не достаточно?

Термистор имеет диапазон от 30 до 100 С. В моем случае он будет работать 90% времени в участке наверное 50-70, но в ТЗ просят учесть весть диапазон, поэтому от линеризации характеристики я отказался. 

Решение будет следующее, согласно формуле изменения сопротивления термистора я получу диапазон значений его номинала от температуры, сопоставлю с уровнем напряжения АЦП и эту табличку подгружу в ПЛИС.

 

Как я пришел к 12 бит. Сверх точности от меня не требуют, достаточно целых чисел. Согласно схеме при 2к последовательно изменение будет в диапазоне 2.2В - 0.66В. Шум по питанию около 7мВ, поэтому 4 бита отбрасываю (при 12 бит шаг 0.3мВ, при 10 бит 1.5мВ) получаю 1.54/256=60mV мой шаг измерения. Точность получается 100 С - 30 С = 70/256=0.2 градуса моя точность.

Схемку прилагаю.

 

Ратиометрический, он же логометрический как подсказывают коллеги изучил, но в этом проекте хотел бы остановиться на АЦП.

 

[rx3apf 0]

5 минут назад, cooller90 сказал:

Точность получается 100 С - 30 С = 70/256=0.2 градуса моя точность.

 

 

У NTC очень нелинейная характеристика, но в данном случае это не страшно. В точке, близкой к середине диапазона ADC, разрешение (но не точность !) будет наилучшим. Насколько я помню, у меня с 12-битным ADC там получалось лучше 0.1C. 

[dimka76 42]

31 minutes ago, cooller90 said:

Схемку прилагаю.

На вашей схеме не видно куда подключено опорное напряжение АЦП.

[wim 6]

52 минуты назад, cooller90 сказал:

Ратиометрический, он же логометрический как подсказывают коллеги изучил, но в этом проекте хотел бы остановиться на АЦП.

Вы, вероятно, удивитесь, но в показанной схеме Вы как раз его и используете. 

54 минуты назад, cooller90 сказал:

0.2 градуса моя точность

Не получится. Потому что напряжение 2,2 В это 170 ед. кода АЦП и ему соответствует 100 гр. 

[Herz 4]

1 час назад, cooller90 сказал:

Шум по питанию около 7мВ, поэтому 4 бита отбрасываю

Непонятная логика. Причём тут шум по питанию? Почему отбрасываю? Кстати, температура - медленно изменяющаяся величина, как правило. Поэтому у Вас наверняка есть возможность для оверсэмплинга.

[rx3apf 0]

Оверсемплинг вряд ли что даст без дополнительного дизеринга - у 12-битных при грамотной разводке может даже младший бит не дрожать (только на границах значений).

[cooller90 0]

1 hour ago, Herz said:

Непонятная логика. Причём тут шум по питанию? Почему отбрасываю? Кстати, температура - медленно изменяющаяся величина, как правило. Поэтому у Вас наверняка есть возможность для оверсэмплинга.

Логика следующая. В делителе имеем напряжение 3.3В, с пульсациями около 7мВ (согласно даташиту на источник). В измеряемой точке будут те же пульсации в виде 7мВ.

В 10 битном АЦП шаг будет 1.5мВ, а значит я буду видеть изменения только каждого 5го бита, верно? Ведь 1.5мВ*4=6мВ <- лежит в диапазоне пульсаций.

Например напряжение в измеряемой точке изменилось в следующем диапазоне:

2.007...2.000...1.993В. 10-ти битный АЦП может чувствовать все до 1.5мВ. Его диапазон будет следующий: 2.0015...2.003...2.0045В. Но у меня никогда такого точно напряжения в данной точке не будет, потому что пульсация всегда будет 7мВ.

А значит и нет смысла их использовать.

Или я неправильно рассуждаю?