基于PIC16F76及MCP3553的高精度测量仪器(详细设计过程)

只看该作者 · 2007-11-24 10:34

我做的0-6MV信号放大到0-2.5V出来，AD采样后发现在压力恒定时，AD值在一定范围内变化。幅度较大。我采用的基准是ADI的ADR02（5V基准）。仪表放大器AD623的参考端接的是用LM358做的电压跟随。照理说不应该有怎么大的幅度。没什么仪器看波形。不难道是基准电压不稳？

2万 · 2007-11-24 11:12

只看该作者 · 2007-11-24 11:14

呵呵！等楼主讲完。

2万 · 2007-11-24 11:34

100度量程，就当成绝对线性看，也需要这么多点数：100/0.001=100,000

根据一般常理，别的器件的精度暂时不谈，分辨率怎么着也得把那个点数乘10把，你现在把AD也就用到20BIT，所以，别的什么都不谈，也就勉强够着，还是一大堆理想条件。

呵呵，随便谈谈，不对的话，全当我没说，俺回收。

1万 · 2007-11-24 12:59

cnpopo:你的AD是几位?压力恒定时(你怎么知道它是恒定的?)
yewuyi:首先谢谢你的支持
2的20次方=1048576,比100000大10倍,余量足够,比勉强好一点点
为了达到99.999这精度,每一个环节都是关键,只要有那么一点点差错就玩完

1万 · 2007-11-26 08:22

校准模块
由于电路中的基准电压、运放、电阻等非理想，调理后的电压不会完全在0.0000~2.5000V
原来有个想法,用电位器调节,但考虑到电位器也有较大的温度系数,而且时间一长会偏移,放弃

校准功能由单片机进行零位和满度的校准
1:设置校准模块使其进入校准模式
2:输入0度的信号,此时数码管上显示对应数值(基本上不会是0.000),然后按下记录键,
由单片机记下此时的AD值
3:输入满度信号99.999度,此时数码管上显示对应数值(基本上不会是99.999),然后按下记录键,
由单片机记下此时的AD值

关于线性的处理,每0.1度进行一次修正,折线拟合,事先在PC机上做好表格(比较大)
0.000~99.999共计1000个段,每段数据占4字节(其实3字节足够,但C语言没这种数据类型,郁闷)

只看该作者 · 2007-11-26 11:10

我AD是8位的，16F73的AD口。今天用示波器看发现放大后的信号是一连续的波形，类似正弦波上下等幅，400MV的波动，周期为3.3US左右。10US有三个周期

压力恒定：我开电机加压到一定压力后，关停。指针表显示压力无变化。

但液晶显示则不断跳变。估计波形的峰值和谷值相差太大了，有0.4V.

但我找不出原因，电源是很纯净的，示波器看了。没有3。3US的波动

1万 · 2007-11-26 11:26

只看该作者 · 2007-11-26 23:22

蓝天白云敢于把自己项目拿出来分享，并且一步一步的讲解，这是一中精神，我想这样对蓝天白云自己也有很大好处，建议大家向楼主学习

1万 · 2007-11-28 09:29

电源设计:
1:首先一点肯定采用变压器,想想看2.5V/100000=0.000025(即25uV表示一个字)
  要求输入到AD的电压纹波小于25uV(最基本),用开关电源本人不知怎么整? 有高手望指点
2:模拟部分与数字部分分开,模拟部分变压器次级电压定为25V,之后共有3级稳压
  第1级用7824,第2级用7812,第3级用LM399,不用担心效率低,也不用担心法热的问题,散热片多的是
  关键是要保证有足够的电压裕量,数字部分较简单,不说了

总结:用一句话表示"量变引起质变"

最深刻的体会是用电阻比用运放难

4万 · 2007-11-28 15:40

1万 · 2007-11-28 15:51

现在这个仪器用于医疗设备,还有传感器的制造设备

4万 · 2007-11-28 15:56

你的精度比他的还提高了20倍，真要能做到，估计价格可以买到100W
PS：0.05C精度的温度计价格为1－2W左右。

看看这个贴：
相关链接:https://bbs.21ic.com/club/bbs/list.asp?boardid=16&t=2501153&tp=0.02%u5EA6%u7CBE%u5EA6%u7684%u6E29%u5EA6%u8BA1%u505A%u597D%u62C9

2万 · 2007-11-28 16:01

不然早就一板砖把他拍得很抽象了

1万 · 2007-11-28 16:01

我这是放在温室里的,一年四季开着空调,比工程师要舒服哟

2万 · 2007-11-28 16:15

器件通电后还有自热，传感器的非线形，你设计时的标准参考源，如何产生稳定的温度场做测试，等等都是问题，22BIT的AD一般真实的精度也就是16BIT，
能达到18BIT绝对精度的我还真没听说过。

恒流源也是个问题，甚至焊接和接线都有可能有问题

有空调开着不代表什么，稍精密点的仪表都会维持恒温环境的拉。

1万 · 2007-11-28 16:27

精确到10的-8次方的电源(即0.01uV),设备价格10W元不到,此设备只做标准存在
不当电源使用
标定费用非常昂贵,只标定一台(真的0.001度),其他不到计量局标定(我们自己有计量室),说明书上写精度是0.01度,这样计量局就不能拿我们说事

注意:仪器通电15分种后才能测量

2万 · 2007-11-28 17:22

一、不说温度了，先电路误差分析：
从一楼的基本参数：
1:测量温度,
2:精度0.001度
3:范围0.000~99.999度
4:工作环境20~30度(精密仪器要放在温室里)
可知：要在“工作环境20~30度”下获得满量程1/100000(十万分之一)的精度，即0.001%的精度，环境温度变化最大10℃，没理解错吧？

从15楼的信号调理设计目标：
PT100在0度时=100欧
PT100在100度时=138.51欧
V2固定=0.5V
V1=0.55~0.569255V
V1-V2=0.05~0.069255V(这个电压对以后的设计带来了麻烦)
可知：满量程的电压差值是0.019255V，平均到每度是对应192.55uV/℃
在理想运放理想器件时，RL上的电压
Vrl=(Vref*R2/(R1+R2))*RL/R3
=(Vref*R2*RL)/((R1+R2)*R3) －－没算错吧？
由于LZ有零点和线性度校正，R1、R2、R3、RL带来的绝对误差可以得到校正，姑且忽略；
R1和R2由于是同一厂家生产的同一系列，当他们温度特性一致，除了噪声误差其他也可姑且忽略；
那么Vrl=0.5V*RL/R3

但RL的电压反比与R3，这个没有疑义吧？
也就是说输出电压是与R3的值肯定是相关的咯。
R3为额定2ppm的电阻，温差10℃时最大会产生百万分之20(十万分之二)的漂移，这个没疑问吧？
也就是说R3的漂移会影响到0.002度的示值(0.001度的精度第一次被推翻)

再来看运放OP07：
OP07为低失调电压的精密运放，手册第一页写着Vos Drift值为0.6uV/℃ max，10℃的环境温差会产生最大6uV的漂移，
占0.5V电压的6/500000，这里又产生了1.2/100000（十万分之一点二）的漂移，至少会影响到0.0012度的示值(0.001度的精度第二次被推翻)

然后看看你的ADC：
有项基本参数：总不可调整误差小于10ppm，那就当是10ppm吧，对应于10℃的环境温差会产生最大百万分之100(十万分之一十)的漂移，这个没疑问吧？
那么这里就又能产生10/100000(十万分之一十)的漂移，至少会影响到0.010度的示值(0.001度的精度第三次被推翻)
－－就算光考虑它2ppm的漂移，就会产生0.002度的读书影响了

再来看看你的仪表放大器的影响，因为它又36倍的增益，Vos的漂移会被放大36倍哦(很可能又一次推翻你的精度哦)
由于没看到它的参数，只能你自己去算了。

26楼的OP07的Vos会被放大2.8倍，不过在这里已经可以忽略了

至于其他的，传感器的线性、器件的长期漂移和变值、计量校准手段、校准所用设备和方法等才是关键，要达到0.001度的绝对精度...
呵呵...

3万 · 2007-11-28 17:26

听课~~~~~~~~~~

4万 · 2007-11-28 17:38

基于PIC16F76及MCP3553的高精度测量仪器(详细设计过程)

00

MCP3553的绝对精度是多少？

占个座位，多准备砖头。

0.001精度

砖头开始来了

(续8),校准模块

00

你用其他信号代替你的压力试一下

支持蓝天白云

设计(续9),电源设计+总结

LZ这个贴若在综合技术或单片机版，砖头可以把你埋了，嘿嘿

LS 帮我把贴子转过去试试

上次有个0.02度精度的温度计的贴就挨了不少的砖头

呵呵，这小子承受能力低，俺是怕把他拍傻了呢...

LS的,你得看看清楚哟

温度只是一个因素，湿度甚至是气压等对器件都有影响

说说我这里的一些设备

开始拍砖：

本年度的重头戏?????????????????????

xwj这次拍的是棉砖，上次用的可是真材实料的水泥砖~~~

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