Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Obsługa czujnika na wzmacniaczach

Aroni525 06 Lis 2016 21:36 687 9
  • #1 06 Lis 2016 21:36
    Aroni525
    Poziom 7  

    Dzień dobry wszystkim.


    Układ bardzo prosty, przynajmniej tak sobie myślałem dopóki okazało się, że nie działa.
    Musze obsłużyć czujnik temperatury PT100, a w zasadzie 3 sztuki w pewnym projekcie. Jest to czujnik rezystancyjny, więc wypadałoby go zasilać z jakiegoś źródła stałoprądowego, żeby mieć stabilny spadek napięcia zależny tylko od rezystancji. A więc zrealizowałem takie źródło na wzmacniaczu i tranzystorze bipolarnym. Chyba najprostsza konstrukcja. Odpowiada za to ta część wyżej.

    Na plusie definiuję napięcie przez dzielnik i powinno być ~2,7 V, więc się zgadza. Na minusie wzmacniacz powinien dążyć do wyrównania napięcia, a tu jest tylko 2,56V. Już coś nie gra. Stąd otrzymuję spadek napięcia na R17 = 0,72 V i wymuszenie prądu równe dokładnie 726 uA. Nie działa jak powinno, ale niech już będzie, ważna jest stabilność prądu, która faktycznie nie zmienia się ani o 1 uA.

    Dalej podpinam czujnik PT100, jest oznaczenie na schemacie. Czujnik ma jak wiadomo 100-140 Ohm, a więc spadek napięcia na nim wyniesie ok 72-100 mV. Przy temperaturze pokojowej jest ok 80 mV jak oznaczyłem na schemacie, czyli ok. No ale nie będę mierzył tak małego napięcia, więc oczywiście sygnał leci na drugi wzmacniacz w tej samej obudowie w typowej konfiguracji nieodwracającej. Żeby wykorzystać cały zakres dostępnego napięcia dobrałem rezystory do sprzężenia zwrotnego 1.5k i 47k, co mi daje wzmocnienie ok k=32,5. Na wejściach powinno być to samo napięcie, a tu znowu klapa, zamiast 80 mV jest 60mV. Na wyjściu 1,93 V, czyli wzmocnienie działa dokładnie.

    Zanim dostałem czujniki to nie przylutowywałem tych dwóch rezystorów odpowiadających za wzmocnienie i po prostu tak to było podłączone do zasilania, bo robiłem w tym czasie inne rzeczy na płytce. I jak wtedy zmierzyłem sobie napięcie na wyjściu to też było 1,94V. Po dolutowaniu tych rezystorów na wyjściu prawie nic się nie zmieniło, tylko to jedno wejście się ustawiło zgodnie ze wzmocnieniem na 60 mV...

    Co tu nie gra, źle rozumiem działanie tego układu? Efekt taki sam na każdym z 3 wzmacniaczy, więc chyba coś spiepszyłem.

    Długi opis, ale przynajmniej macie pogląd jak ja to widzę i jak mi się wydawało, że powinno działać...

    Aa no, stan napięcia na wyjściu się w ogóle nie zmienia i nie reaguje na ogrzewanie czujnika.



    Gdyby ktoś coś podpowiedział, czy to powinno działać i wszystkie wzmacniacze są do kitu czy ja coś źle zrobiłem? :P góry dzięki!

    Obsługa czujnika na wzmacniaczach

    Te kondensatory to w sumie nie wiem czy w ogóle potrzebne, ale chyba nie powinny przeszkadzać? Ostatnio jakoś wszędzie i wszystko filtruję.

    0 9
  • Pomocny post
    #2 06 Lis 2016 22:10
    Marek_Skalski
    Moderator Projektowanie

    Problem zasadniczy to źle dobrane wzmacniacze operacyjne. Te ukłądy nie tolerują napięć wejściowych bliskich zasilania; czy to od dołu, czy to od góry. Układ ma szansę działać, jeżeli użyjesz wzmacniaczy rail-to-rail (R2R). Takie pracują dość dobrze z napięciami wejściowymi bliskimi masy lub zasilania. Ale to nie jest reguła i margines może wynosić od kilku(nastu) do 100mV. Do tego zwróć uwagę na offset. Nie podam żadnego konkretnego, bo jest tego cała masa i zbyt wiele kryteriów do wyboru, w tym nie związane z funkcją układu, np. cena, producent, dostawca (sklep), koszty przesyłki.
    Dlaczego nie weźmiesz gotowego rozwiązania? Większość problemów, z którymi dzielnie walczysz rozwiązuje konfiguracja mostkowa i wzmacniacz różnicowy. Odpada też praca blisko napięć zasilania i wymaganie R2R. Wadą jest ryzyko większego błędu pomiaru w układzie.

    0
  • Pomocny post
    #3 06 Lis 2016 22:11
    excray
    Poziom 39  

    Ponieważ ten wzmacniacz operacyjny nie nadaje się do takiego trybu pracy przy tak niskim napięciu zasilania. Już samo napięcie zmierzone na wejściu + i - IC4A powinno Ci dać do myślenia, że coś jest bardzo nie w porządku. Jakbyś jeszcze zajrzał do noty katalogowej i spojrzał na parametr "Input Common-Mode Voltage Range", to w ogóle nie musiałbyś się głowić nad tym.

    0
  • #4 06 Lis 2016 22:27
    Aroni525
    Poziom 7  

    Ahh... skupiłem się na samym działaniu i w ogóle nie zwracałem uwagi na wzmacniacze... No nic, dziękuję za odpowiedzi, będę bardziej zwracać uwagę na poszczególne parametry elektroniki.

    Niestety płytka już jest gotowa i dosyć złożona, trochę by mnie to kosztowało na nowo ją budować. Wszystko działa, prócz tych nieszczęsnych wzmacniaczy. Dlatego chciałbym zostać przy takiej konfiguracji, przyjrzę się tym wzmacniaczom R2R.

    Mógłbym też zmienić trochę wartości elementów biernych, dzięki czemu miałbym większy prąd na wyjściu pierwszego wzmacniacza, większy spadek napięcia na czujniku i oddaliłbym się od tych niskich wartości amplitud sygnałów? Ale nie mogę przesadzić, czujnik musi być maksymalnie dokładny...

    Dobra dzięki jeszcze raz, zaraz się zorientuję czy da rade podmienić ten wzmacniacz i będę w razie czego pisał.

    0
  • Pomocny post
    #5 06 Lis 2016 22:31
    excray
    Poziom 39  

    W takiej samej obudowie z takim samym rozłożeniem wyprowadzeń jest mnóstwo wzmacniaczy. Wystarczy poszukać typu rail-to-rail i wlutować w miejsce LMa

    0
  • #6 06 Lis 2016 23:20
    Aroni525
    Poziom 7  

    No faktycznie mnóstwo tego jest. Większość z tak podobnymi parametrami.... zamówię chyba MCP6242 i MCP6202. Chyba oba rodzaje dadzą radę :>

    0
  • #7 07 Lis 2016 18:55
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Wywal kondensator C16 bo w takich warunkach każdy wzmacniacz rail-to-rail sie wzbudzi.

    Dziwię sie że za napięcie odniesienia źródła prądowego robi zasilanie, czy nie zależy ci na dokładności? czy moze używasz tego samego napiecia jako referencji przetwornika.

    0
  • #8 07 Lis 2016 20:09
    Aroni525
    Poziom 7  

    Ok, kondensatora się pozbędę bez problemu.

    Co do drugiej części to nie bardzo rozumiem. Dziwisz się, że z aktualnym wzmacniaczem w ogóle działa? No na dokładności mi zależy, stąd pomysł na coś stabilniejszego niż zwykłe podłączenie szeregowo rezystora do czujnika. A że nie raz widziałem jak ludzie chwalili źródła prądowe na wzmacniaczu to sam chciałem przetestować.
    Jeśli chodzi o przetwornik to pomiary wykonuję mikroprockiem STM, zasilany dokładnie z tego samego zasilania co wzmacniacz (3,3V), więc poziom masy jest referencją i względem niej wszystko mierzę.

    0
  • Pomocny post
    #9 07 Lis 2016 21:03
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Chodziło mi o to że prąd źródła prądowego jest zależny od napięcia zasilania 3,3V (którego ułamek ustalony dzielnikiem podajesz na wejście WO) - typowe stabilizatory napęcia zasilania (zarówno impulsowe jak i liniowe) nie mają dokładnosci wystarczającej w zastosowaniach pomiarowych.

    Wynika stąd że sygnał wyjściowy ze wzmacniacza będzie proporcjonalny do rezystancji czujnika ale i do napięcia zasilania, biorąc pod uwagę że PT100 ma małą czułość (0,385%/°C) wskazania mogły by być zależne np od zmieniającego się obciążenia stabilizatora napięcia 3,3V.

    Jeśli jednak napięciem odniesienia dla ADC będzie to samo napięcie 3,3V (nie pamiętam jakie są mozliwośaci do wyboru w STM-ach) to czułość przetwornika będzie w takim samym stopniu zależna od napięcia zasilania jak napięcie ze wzmacniacza i wpływ zasilania zostanie zniwelowany.

    Pisząc o napięciu odniesienia mam na myśli nie wspólną masę (która oczywiście być musi), ale napięcie które odpowiada pełnej skali przetwornika.

    Jeśli czujnik PT100 będzie podłączony długimi przewodami warto by zastosować podłączenie czteroprzewodowe żeby zlikwidować wpływ rezystancji przewodów.

    0
  • #10 08 Lis 2016 20:39
    Aroni525
    Poziom 7  

    Aaa, wszystko jasne.

    No to tak jak mówisz, brałem oczywiście pod uwagę ewentualne oscylacje napięcia. Pod to napięcie mam tylko podpięty procek i właśnie wzmacniacze, reszta idzie z innego stabilizatora. Nie ma więc żadnych nagłych obciążeń i amplituda jest dosyć stabilna, mój multimetr przynajmniej nie wykrywa żadnych zmian.

    Kabelki to jakieś 10-20cm, więc chyba nie powinny mieć dużego wpływu na pomiar.... chociaż nigdy tego nie sprawdzałem, choć słyszałem o takim podejściu.

    Dziękuję jeszcze raz za obszerne wytłumaczenie:)


    @Edit

    No i przyszły dziś wzmacniacze, niezłe tempo :D Przylutowałem jeden, przeliczyłem na nowo wartości wszystkich elementów biernych, poskładałem, wylutowałem kondensator i wszystko cacy. Teoretyczna dokładność jaką mi się udało uzyskać to 0,09 st C, więc jest mega (nawet jeśli będzie 2 razy gorsza). Biorę się za zlutowanie reszty.

    Dzięki jeszcze raz Panowie, szybko mi pomogliście rozwiązać ten niby błahy, ale problem. Temat do zamknięcia.

    0
  Szukaj w 5mln produktów