润石零漂移运放RS8551/RS8557 额温枪方案分享

只看该作者 · 2020-3-2 14:18

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：

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)

RS8557-8-9_(RevB.3).pdf (705.67 KB)

RS8551.pdf (655.44 KB)

只看该作者 · 2020-3-2 14:21

目前已有华大HC32L136K8TA的额温枪方案是使用的润石的RS8557运放

只看该作者 · 2020-3-2 16:17

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

只看该作者 · 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，估计你规划优化一下。NTC的转换精度也是个问题。

只看该作者 · 2020-3-3 15:18

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！

1万 · 2020-3-3 16:13

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。

只看该作者 · 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

1万 · 2020-3-4 13:00

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。

只看该作者 · 2020-3-4 17:00

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。

只看该作者 · 2020-3-5 17:37

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

只看该作者 · 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？

1万 · 2020-3-11 15:27

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

只看该作者 · 2020-3-13 10:16

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！

只看该作者 · 2020-3-14 15:07

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

只看该作者 · 2020-4-17 09:24

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

1万 · 2020-4-17 15:27

QWE4562009 发表于 2020-4-17 09:24
4*0.8是啥玩意啊

2 LSB，是误差位，2位就是4个数值

只看该作者 · 2020-4-17 15:55

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?

1万 · 2020-4-18 11:06

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

只看该作者 · 2020-4-19 23:39

好用嘛？

只看该作者 · 2020-4-27 22:37

估计这两天应该不热了.
额温枪出口要资质了.

润石零漂移运放RS8551/RS8557 额温枪方案分享

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