Lectura del sensor de temperatura RTD

Lo primero que miraría es la ondulación en su riel de voltaje. Los voltajes ruidosos son asesinos con un divisor de voltaje. Un sistema de medición de mayor calidad podría usar una fuente de corriente constante regulada para impulsar el RTD en lugar de un divisor de voltaje. Se puede usar un LM317 para hacer esto: conecte una resistencia entre el terminal OUTPUT y ADJ, y conecte el RTD entre ADJ y GND. El valor de la resistencia entre la salida y el ajuste establecerá la corriente que pasa por el RTD; use una resistencia precisa para estar seguro de la cantidad de corriente.

De lo contrario, intente realizar el filtrado en hardware si es posible. Primero debe averiguar de dónde proviene el ruido para que sea efectivo. Determine qué frecuencias de ruido está viendo y luego pruebe la entrada a la etapa de ganancia, la salida y la entrada al ADC. Si hay ruido en todas partes, entonces está en la fuente, de lo contrario, se está inyectando en otro lugar. Asegúrese de que todos sus circuitos integrados tengan condensadores de derivación para empezar. Luego, asegúrese de no tener bucles de tierra largos: haga que todo sea lo más directo (corriente alta) de una conexión a tierra como sea posible. No conecte a tierra en cadena: todo debe tener su propia conexión a tierra que no pase por otros chips.

Si ve ruido en la fuente, es probable que sea su fuente de voltaje para el divisor. Para combatir esto, podría poner un capacitor en paralelo con el RTD para hacer un circuito de filtrado simple. Solo averigüe qué frecuencias de ruido está viendo y haga coincidir el capacitor con la resistencia del RTD y descúbralo.

Hay algunos lugares para buscar.

En primer lugar, debe tener un filtrado analógico antes de muestrear. Las mediciones de temperatura suelen cambiar lentamente, por lo que debería ser posible filtrar de manera bastante agresiva. Incluso un simple RC puede ser muy efectivo.

Considere cuánto cable tiene entre el circuito y el RTD. ¿Dónde se ejecuta ese cable en relación con otros cables (potencialmente ruidosos)? La separación entre los mazos de cables y la reducción de la longitud del cable pueden ayudar en este caso. Al igual que un cableado de par trenzado y/o blindado de mejor calidad.

Si tiene acceso a un osciloscopio, debe intentar medir la señal de voltaje que ve en el adc. Suponiendo que hay ruido presente, la naturaleza del ruido dará alguna pista sobre su procedencia.

Considere cómo el sensor y su circuito uC están conectados a tierra con respecto a lo que sea que esté midiendo. Si el RTD está conectado a un objeto puesto a tierra, es posible que el ruido se esté acoplando como resultado de un bucle de tierra.

Si puede publicar más detalles del circuito que tiene, cómo está filtrando las muestras y la aplicación, debería ser posible proporcionar comentarios más específicos.

Un culpable común es el acoplamiento de carga entre los canales del ADC (ignore si solo está usando 1 canal).

La mayoría de los microcontroladores con ADC multicanal tienen un multiplexor y un condensador de muestreo. El capacitor de muestreo puede estar en el rango de 1-10pf. Cuando cambia de un canal al siguiente, ese capacitor de muestreo inicialmente retiene la carga del voltaje del canal anterior. Luego, el capacitor de muestreo tiene que cargar hacia arriba o hacia abajo hasta el voltaje en el siguiente canal, y tiene una constante de tiempo que depende de la impedancia externa en la entrada del canal ADC.

Es una buena práctica usar un circuito RC justo en las entradas del canal ADC. ( editar:si tiene un divisor de voltaje, no necesita la R; la resistencia equivalente de Thevenin actúa como una resistencia, por lo que un divisor de 10K y 1K producirá una resistencia equivalente de 909 ohmios). Tiendo a usar algo en la vecindad de 499 ohmios, 100-300pf. Lo que sucede es que el capacitor externo en la red RC actúa como un depósito de almacenamiento, por lo que cuando el multiplexor ADC cambia, el capacitor externo carga muy rápidamente el capacitor de muestreo. Hay una compensación entre usar una capacitancia pequeña (constante de tiempo rápida, pero transitorio inicial cuando los interruptores mux ADC son muy grandes) frente a una capacitancia grande (muy poco transitorio inicial en el capacitor externo cuando cambia ADC mux, pero una constante de tiempo larga) y usted puede resolver esto usted mismo para optimizar.

Por lo general, debe hacer esto incluso si está utilizando un amplificador operacional para amortiguar el voltaje que conduce al ADC . Esto se debe a que los amplificadores operacionales no son buenos para manejar cargas no lineales de alta frecuencia como un multiplexor + capacitor de muestreo.

Si no está amortiguando el voltaje que conduce al ADC con un amplificador operacional, tenga en cuenta que la alta resistencia de la fuente puede ser un problema. Este acoplamiento de carga provoca una corriente que fluye entre un canal y el siguiente, con una corriente igual a f * C * deltaV, donde f = frecuencia de muestreo, C = capacitancia interna de muestreo y deltaV = voltaje entre canales sucesivos muestreados por el ADC. Ejemplo: deltaV <= +/-3V, C = 5pf, f = 1000Hz produce una corriente de acoplamiento de carga de hasta +/- 15nA. Si la impedancia de su fuente es de 10K, obtendrá un voltaje de compensación de hasta +/-150uV dependiendo de la diferencia de voltaje entre los canales. (Esto realmente solo se convierte en un problema con tasas de muestreo altas o impedancias de fuente altas)

También podría encontrarse con la susceptibilidad de EMI. Los componentes activos (como su PGA) son propensos a un fenómeno llamado rectificación de RF donde una perturbación de CA a altas frecuencias en el amplificador de entrada provoca una perturbación de CC en la salida de un amplificador. Esto es muy común en los circuitos de alta ganancia (lo verás mucho en los amplificadores de termopar) en un entorno eléctricamente ruidoso.

Si este es el problema, desvíe el ruido de alta frecuencia colocando uno o más condensadores de derivación de alta frecuencia buenos (1000pf-10000pf de cerámica probablemente mejor) en los puntos más cercanos que son entradas de su circuito. (por ejemplo, si tiene un amplificador diferencial de un amplificador operacional de 4 resistencias:

luego coloque 2 capacitores en la entrada de las resistencias, de V1 a GND y de V2 a GND, es posible que necesite un tercero de V1 a V2 si hay mucho ruido diferencial, y NO a través de las entradas del amplificador operacional)