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润石零漂移运放RS8551/RS8557 额温枪方案分享

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椰子菌|  楼主 | 2020-3-2 14:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

2.jpg
额温枪一般的方案大致是:MCU+运放+红外探头+LCD段码屏+ADC


运放推荐润石:RS8551/RS8557(单通道)、RS8552/RS8558(双通道)
热电堆传感器输出的信号很微弱,那么经放大后的电压误差也需要很小,只有零漂移自稳零类型的运放,才能满足信号的放大调理。这类运放内部有一个主放大器,还有一个辅助的放大器,用于每隔 us 级别的时间间隔自动校准失调电压,还有Clock 时钟同步电路,以实时保证失调电压为最小值,特别适用于甚低频信号的放大调理。

下图是某款已经成功出货量产的测温仪:
1.png
如果要实现额温枪的精度为±0.3°C 以内,那么热电堆在0.3°C 产生的电压仅为15uV~30uV,意味着运放的最大失调电压值都不能大于15uV~30uV。
由于热电堆传感器内阻为100kΩ 左右,属于比较大的电阻,这样要求运放的输入偏置电流必须是pA 级别的才能减少带来的误差,所以运放只能是CMOS 架构的。
运放的反馈电阻需要并联一个100nF 电容,把整个电路的带宽限制在10Hz 以内,充分降低放大电路的输出噪声。最重要的是运放的1/f 噪声,需要选用5uVpp 以内的以提高信噪比。
资料下载区:
RS8558.pdf (648.61 KB)

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周用 2020-7-11 09:36 回复TA
@椰子菌 :请问这个运放 放大输出后的 VO 在常温下 大概是多少V,我的电路输出是1.8V,感觉不对呢 

相关帖子

椰子菌|  楼主 | 2020-3-2 14:21 | 显示全部楼层
目前已有华大HC32L136K8TA的额温枪方案是使用的润石的RS8557运放

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椰子菌|  楼主 | 2020-3-2 16:17 | 显示全部楼层
以上图一有个模拟开关,是因为有些客户的MCU可能ADC口不够,加个RS2057模拟开关。如果足够,请忽略RS2057

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哥,我也用华大这个弄温度,12位ADC转换不够的,勉强能达到你标的±0.3°C ,ADC通道绝对是够的,估计你规划优化一下。NTC的转换精度也是个问题。

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fzyuan| | 2020-3-3 15:18 | 显示全部楼层
一事无成就是我 发表于 2020-3-3 15:00
哥,我也用华大这个弄温度,12位ADC转换不够的,勉强能达到你标的±0.3°C ,ADC通道绝对是够的,估计你规 ...

8位的ADC也足够满足精度需求了吧!

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yanwen217| | 2020-3-3 16:13 | 显示全部楼层
一事无成就是我 发表于 2020-3-3 15:00
哥,我也用华大这个弄温度,12位ADC转换不够的,勉强能达到你标的±0.3°C ,ADC通道绝对是够的,估计你规 ...

如果是3.3V系统,12bit的ADC识别的最小电压就是0.8mV,通常是10bit的精度,也就是4*0.8=3.2mV的误差,15uV~30uV放大511倍就是7.665mV~15.33mV,所以造成的误差应该不是在这里。

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偶哟,居然8位的也够,是不是我老师原来是体育老师改行的,12bit转换,最大4096,何况你也利用不满呀,先说红外探头,0~100摄氏度,对应0~10mV左右,100%的理想,线性推算精确到0.1,那么对应的就是409.6,一个点对应距离4。加上非线性,好像,好像不够分配了。再来,转换误差2个字,完蛋了,拨弄不过来了,这个还是理论的,还不涉及放大误差,零点满度等的矫正。NTC,温度范围-20~50摄氏度,不过分吧,电阻变化是36k~1M,飞线性严重,如何精确到0.2摄氏度。抠脑袋,抠,再抠,再再扣,还是不行

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yanwen217| | 2020-3-4 13:00 | 显示全部楼层
朋友测试这个电路反馈C11电容偏大了,反应速度慢,降低到33nF~47nF反应比较快些。

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fzyuan| | 2020-3-4 17:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 fzyuan 于 2020-3-4 17:06 编辑
一事无成就是我 发表于 2020-3-3 20:40
偶哟,居然8位的也够,是不是我老师原来是体育老师改行的,12bit转换,最大4096,何况你也利用不满呀,先说 ...

不要冤枉你老师了!
首先应该按相关的国标来设计,对于“额温枪”,其工作温度范围应该是16℃~35℃,测量温度范围是35℃~42℃.超标设计会多花冤枉钱的(当然,实际上现在片内的12bitADC也基本普及了,下面的文字仅作讨论用)。
最简单的NTC测温,在16℃~35℃用8bit分辨率计算的温度分辨力基本为0.3℃~0.5℃,这是不满足要求的,但是此处可以采用过采样来提高分辨率(实际测试过的)。精度你真的想0.2℃?对不起,你买的传感器不支持,它本身就没有这个精度,0.5℃撑死了。需要标定才能提高精度的。

再说热电堆信号处理,在合理的工作范围内,传感器输出的信号大概为0~2mV,对应的是环境温度为16℃~35℃时被测温度35℃~42℃,最坏情况下共26℃的范围,理论分辨力为0.102℃,再采用过采样提高一些,就足够了。

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fzyuan 2020-4-28 12:09 回复TA
@yangyanzhang1 :1.你没有看过AD的数据手册;2.你不知道什么叫AD的“精度”;3.你没有做过误差分析。 
yangyanzhang1 2020-4-26 09:40 回复TA
8位测NTC是不够的,1.正常8位AD值有效的数据就6位了,NTC也是有精度的市面上都是1%-3%的精度,所以12位AD刚好够用。还有市面上的热电堆的35度-42度的是电压是范围是0.6mv以内的,这个AD的精度至少是20位以上。 
我不冤枉你难怪我今天去测的体温是26摄氏度,吓死宝宝了,难道我要死了,一哥去办理健康证,不得了测出体温是42摄氏度,原来是我冤枉了老师,那个东西不是那么做的,我定标在-20~50摄氏度就是一个国际玩笑

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snowpx| | 2020-3-11 09:15 | 显示全部楼层
TP-一定要用1.2V_REF吗?可以用1.5V_REF吗?哪位大侠释疑下?

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yanwen217| | 2020-3-11 15:27 | 显示全部楼层
snowpx 发表于 2020-3-11 09:15
TP-一定要用1.2V_REF吗?可以用1.5V_REF吗?哪位大侠释疑下?

这里没要求,并且对精度也没有要求,ADC是需要采集这个电压,与运放输出的电压做差,就得出传感器放大的输出信号了

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椰子菌|  楼主 | 2020-3-13 10:16 | 显示全部楼层
yanwen217 发表于 2020-3-11 15:27
这里没要求,并且对精度也没有要求,ADC是需要采集这个电压,与运放输出的电压做差,就得出传感器放大的 ...

感谢大佬解读!

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maximQ820270087| | 2020-3-14 15:07 | 显示全部楼层
楼主电路图画的很到位哦,  目前BF55缺货哦,要是换用我们的OTP638D2 不知道精度能达到吗

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椰子菌 2020-3-17 23:25 回复TA
动手调试看看不就知道了 
QWE4562009| | 2020-4-17 09:24 | 显示全部楼层
yanwen217 发表于 2020-3-3 16:13
如果是3.3V系统,12bit的ADC识别的最小电压就是0.8mV,通常是10bit的精度,也就是4*0.8=3.2mV的误差,15u ...

4*0.8是啥玩意啊  

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yanwen217| | 2020-4-17 15:27 | 显示全部楼层

2 LSB,是误差位,2位就是4个数值

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QWE4562009| | 2020-4-17 15:55 | 显示全部楼层
yanwen217 发表于 2020-4-17 15:27
2 LSB,是误差位,2位就是4个数值

2位就是4个数值?2^2?

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yanwen217| | 2020-4-18 11:06 | 显示全部楼层
QWE4562009 发表于 2020-4-17 15:55
2位就是4个数值?2^2?

是的,3位就是2^3=8

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mcu430| | 2020-4-19 23:39 | 显示全部楼层
好用嘛?

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jimsboy| | 2020-4-27 22:37 | 显示全部楼层
估计这两天应该不热了.
额温枪出口要资质了.

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