Transduktore/sentsorearen kitzikapen eta neurketa teknikak

Sarrera Sarrerako transduktoreak edo sentsoreak aktibo edo pasibo gisa sailkatzen dira. Sentsore pasiboak, esate baterako, termopareak edo fotodiodoak (tentsio-irteerako moduan) energia fisikoa energia elektrikoa zuzenean eraldatzen duten bi atakako gailuak dira, irteerako seinaleak sortuz kitzikapen-iturri beharrik gabe. Sentsore aktiboak (zirkuitu aktiboak oro har) kanpoko kitzikapen iturri bat behar dute. Adibideak erresistentzian oinarritutako sentsoreen klasean aurki daitezke, hala nola termistoreak, RTDak (erresistentzia-tenperatura-detektagailuak) eta deformazio-neurgailuak; kitzikapenerako korronte edo tentsio bat behar dute irteera elektriko bat sortzeko. Artikulu honek sentsore/transduktore aktiboen aplikazioetan erabil daitezkeen kitzikapen-metodo ezberdinak hartuko ditu kontuan eta zirkuitu tipiko batzuk erakutsiko ditu. Eztabaidak korrontea eta tentsioa erabiliz AC eta DC kitzikapen tekniken onurak eta gabeziak biltzen ditu. Datuak eskuratzeko sistema batekin maila baxuko seinale analogikoen neurketa zehatzak, oro har, transduktorearen irteera seinalea baldintzatzeko zirkuitura eta gero analogikorako bihurgailura kableatzea baino gehiago eskatzen du. Neurketa-sistemaren bereizmen eta zehaztasun altua mantentzeko, diseinatzaileak kontu handiz ibili behar du transduktorearen kitzikapen-iturria hautatzen eta transduktoretik A/D-ra helarazteko erabiltzen den eremu-kableatu eskeman. bihurgailua. 1. irudiak transduktoreetan oinarritutako datuak eskuratzeko sistema baten bloke-diagrama orokortua erakusten du. Sistema hauetan eskuratutako datuen osotasuna hemen erakusten den seinale analogikoaren bidearen zati guztien araberakoa da. Kopuru 1. Transduktoreetan oinarritutako datuak eskuratzeko sistema tipikoa. Kitzikapen iturri jakin baterako, sistemaren diseinatzaileak irteerako seinalea neurtzeko eta sor daitezkeen arazoei aurre egiteko erronkari aurre egiten dio. Esate baterako, kableen erresistentzia eta zarata bilketa sentsoreetan oinarritutako aplikazioekin lotutako arazo handienetakoak dira. Hainbat neurketa-teknika erabilgarri daude neurketa-sistemaren errendimendu optimoa bilatzeko. Aukera nagusien artean ratiometrikoa vs. eragiketa ez-eraziometrikoa, eta 2 hari vs. 3 eta 4 hari Kelvin indar/zentzumen konexioak. Kitzikapen-teknikak Transduktore aktiboak korronte edo tentsio kontrolatu baten bidez kitzikatu daitezke. Tentsioaren eta korrontearen kitzikapenaren artean aukeratzea, oro har, diseinatzailearen esku dago. Datuak eskuratzeko sistemetan, ez da arraroa tentsio konstanteko kitzikapena tentsio eta presio sentsoreetarako erabiltzen ikustea, eta korronte konstantearen kitzikapena, berriz, RTDak edo termistoreak bezalako sentsore erresistenteak kitzikatzeko erabiltzen da. Industria-ingurune zaratatsuetan, korrontearen kitzikapena hobe da, oro har, zarata-immunitate hobea delako. AC edo dc kitzikapen iturriak transduktore aplikazioetan erabil daitezke; bakoitzak abantailak eta desabantailak eskaintzen ditu. DC kitzikapenarekin lotutako abantailen artean inplementazioaren sinpletasuna eta kostu baxua daude. DC kitzikapenaren alde txarrak benetako seinalea nahi ez diren dc akatsetatik bereizteko zailtasuna da, desplazamenduengatik eta parasitoek eragindako termopare efektuengatik. DC desplazamenduak ez dira finkoak; ustekabean aldatzen dira tenperatura-noraeraren eta hots-iturri termiko nahiz 1/f-ren ondorioz. Ac kitzikapen teknikak ezartzeko garestiagoak diren arren, errendimendu onura asko eskaintzen dituzte. AC kitzikapenak doitasun anplifikadoreetan erabiltzen den txikitze-eskemaren antzera funtzionatzen du; transduktoreen seinale-egokitzapen-zirkuituetan abantailatsu erabiltzen da offset-akatsak kentzeko, batez besteko 1/f zarata ateratzeko eta termopare parasitoen ondoriozko efektuak kentzeko. 1/f zaratarekiko sentikortasuna murriztuz, irteerako seinale antzeman daitekeen kitzikapen korronte edo tentsio askoz txikiagoarekin. Kitzikapen gutxitzeak esan nahi du sentsore erresistenteetako korronte-fluxuaren autoberotze-efektuak asko murriztu daitezkeela. Banda-zabalera nahiko estua denez, litekeena da AC kitzikapenak ere immunitate handiagoa eskaintzea RF interferentziarekiko dc kitzikapenak baino. Sistemaren errendimendu orokorra hobetuko duen kitzikapen-iturri bat hautatzeko bi faktore nagusi daude. Lehenik eta behin, bereizmena: kitzikapenaren magnitudeak nahikoa izan behar du neurtzen ari den aldagaiaren aldaketa minimoak sistemako zarata eta desplazamendua gainditzeko nahikoa den transduktorearen irteera bat sortzeko. Bigarrena, potentzia-maila: sentsorea erresistentea bada diseinatzaileak ziurtatu behar du transduktoretik igarotzen den kitzikapen-korrontearen autoberotze-efektuek neurtutako emaitzei kalterik eragiten ez diela. Eragiketa erraziometrikoa Vs Ez-Erraziometrikoa 2. irudiak zubi-transduktore aplikazio batean konfigurazio erraziometrikoa erakusten du. Erreferentzia iturri bera erabiltzen da transduktorearen kitzikapenerako eta A/D bihurgailurako. Kitzikapenaren ehuneko-aldaketa jakin bati konbertsio-prozesuko ehuneko-aldaketa berari aurre egiten zaio (edo alderantziz). ADC irteera kodea, DOUT, bihurgailuaren sarrera, AIN, bere erreferentzia, VREF, erlazioaren irudikapen digitala da. Bihurgailuaren sarrera eta bere erreferentzia kitzikapen-iturri beretik ateratzen direnez, kitzikapen aldaketek ez dute neurketa-errorerik sartzen. Horrela, konfigurazio erraziometrikoetan, transduktoreak neurtzen ari den aldagaia aldatzen ez bada, ADC-ren irteera digitalaren kodea immunea da zubiaren kitzikapenaren aldaketekiko. Horregatik, ez da beharrezkoa erreferentzia egonkor zehatza neurketa zehatzak lortzeko. Eragiketa arraziometrikoa oso indartsua da; neurtzeko eta kontrolatzeko aukera ematen du, sistemaren hornidura analogikoa erabiliz, tentsio-erreferentzien edo kitzikapen-horniduraren egonkortasunetik independentea den zehaztasuna lortzeko. ADC gehienen elikadura-horniduraren errefusa nahiko handia denez, elikadura-iturri-tentsioaren desbideratzeek ez dute neurketari kalterik eragiten. Kopuru 2. Eragiketa erraziometrikoa zubi-transduktore aplikazio batean. 3. irudiak dc funtzionamendu ez-eraziometrikoaren desabantaila erakusten du. Konfigurazio ez-eraziometriko tipiko bat erakusten du zubi-transduktore aplikazio batean. Aurreko aplikazioan bezala, ADC-k kode digital bat ateratzen du, DOUT, AIN eta VREF arteko erlazioa. Adibide honetan, irteera-kodea sentikorra da zubiaren kitzikapenaren eta erreferentzia-tentsioaren arteko aldaketa erlatiboekiko. Kitzikapen-tentsioaren edozein aldaketa ADC-k ikusten duen sarrera-tentsio analogikoaren aldaketa da. Erreferentzia kitzikapenetik independentea denez, irteera digitaleko kodeak aldatutako kitzikapena islatuko du. Zirkuitu ez-eraziometrikoak erreferentzia absolutu baten aurkako neurketak behar dituzten aplikazioetarako egokiak dira batez ere, edo bihurgailu bakar batek zerikusirik ez duten hainbat sarrera analogikotarako balio dutenean. Erreferentzia, kitzikapen, etab. aldaketak kenduko baina neurketan islatuko direnez, erreferentzia eta kitzikapen iturri oso zehatzak, zehatzak eta egonkorrak behar dira aplikazio gehienetarako. Kopuru 3. Eragiketa ez-eraziometrikoa zubi-transduktore aplikazio batean. Bereizmen handiko datuak eskuratzeko sistemen diseinuan, diseinatzaileek beti izan behar dute kontuan eragiketa erraziometrikoaren kostu-eraginkortasuna, erabilera bideragarria den guztietan. Kablearen konfigurazioak Tenperatura neurtzeko aplikazioetan RTD eta termistoreak bezalako sentsore erresistenteetara konektatzean erabil daitezkeen kableatuaren konfigurazio ugari daude. 2, 3 eta 4 hariko oinarrizko konexioak 4. irudian ageri dira. Zergatik daude eskuragarri formatu hauek, konplexutasun eta kostu ezberdinekin? Berun-hariaren erresistentziak neurketa-errore garrantzitsuak sor ditzake horiek kentzeko neurri egokiak hartzen ez badira, batez ere erresistentzia baxuko 100 W RTD aplikazioetan. RTD zirkuituetan korronte kontrolatu bat (normalean konstantea) pasatzen da sentsoretik, zeinaren erresistentzia tenperaturarekin pixkanaka, errepikatuz eta gutxi gorabehera linealki handitzen den erresistentzia. Bere erresistentzia handitzen den heinean, bere tentsio-jaitsiera handitzen da eta, txikia izan arren, zailtasunik gabe neur daiteke. Aplikazio ideal batean neurtutako tentsioak sentsorearen beraren erresistentzia handitzea baino ez du barne hartu behar. Praktikan, baina, batez ere bi haritako konfigurazioetan, sentsore-terminalen arteko benetako erresistentzia neurketa-puntuan sentsorearen eta berun-harien erresistentziak barne hartzen ditu. Berun-hariaren erresistentzia konstante mantenduko balitz, ez luke tenperatura neurketan eragingo. Hala ere, hariaren erresistentzia tenperaturarekin aldatzen da; eta giro-baldintzak aldatzen diren heinean, hariaren erresistentzia ere aldatuko da, akatsak sartuz. Sentsorea urrunekoa bada eta kablea oso luzea bada, errore-iturri hori esanguratsua izango da RTD aplikazioetan, non sentsorearen balio nominala 100 W edo 1 kW izango den, eta gehikuntza-aldaketak % 0.4/°C ingurukoak izan ohi dira. . Termistoreen aplikazioak, non sentsore-erresistentzia-balio nominalak RTDetarako baino handiagoak diren, berun-erresistentziarekiko sentikortasun txikiagoa izan ohi dute, berunek errore gutxiago eragiten baitute. Kopuru 4. Erresistentzian oinarritutako sentsoreen kableatuaren konfigurazio tipikoak. Ezkerrean agertzen den 2 hariren konfigurazioa goian agertzen diren hiru sistemetatik zehatzena da, berun hariaren erresistentzia, 2RL, eta tenperaturarekin duen aldakuntzak neurketa-errore nabarmenak eragiten baititu. Adibidez, hari bakoitzaren berun-erresistentzia hari bakoitzean 0.5 W-koa bada, RL-k 1-W errorea gehitzen dio erresistentzia-neurriari. a = 100/°C duen 0.00385 W-ko RTD bat erabiliz, erresistentziak 1 W/(0.385 W/°C) edo 2.6 °C-ko hasierako errorea adierazten du, eta berunaren erresistentziaren aldakuntzak giro-tenperaturarekin akats gehiago eragiten ditu. 3. irudiko 4 hari konfigurazioak hobekuntza nabarmenak eskaintzen ditu 2 hari konfigurazioan, korrontea garraiatzen duen hari bat ezabatzeagatik. V(+)-ra itzultzen den neurketa-haria inpedantzia handiko nodo batera elikatzen bada, ez da korronterik igarotzen hari horretan eta ez da kablearen errorerik sartzen. Hala ere, berun-erresistentzia eta ezaugarri termikoak V(-) eta I(-)-ra itzultzen dituen RTD-ren hariak oraindik akatsak sartzen ditu, beraz, erroreak bi hari-sistema batean errorearen erdira murriztu dira. 4. irudiko 4 hariko konfigurazioak errendimendu onena eskaintzen du, zehaztasun eta sinpletasun aldetik, 2 eta 3 hari konfigurazioekin alderatuta. Aplikazio honetan, berun-hariaren erresistentziaren eta berotze termikoaren efektuen ondoriozko akatsak kentzen dira tenperatura RTD-n zuzenean neurtuz. RTD-aren itzulerako hariak, oro har, inpedantzia handiko zirkuitu baten bidez (anplifikadorea/analogiko bihurgailu digitala), eta, beraz, ez da korronterik pasatzen itzulerako kableetan eta ez da akatsik sartzen. Bat datozen bi korronte iturri eskuragarri badaude, posible da kableatuaren erresistentzia edo efektu termikoak funtsean ezabatzen dituzten 3 hari sistemak diseinatzea. Adibide bat, AD7711 bihurgailua erabiliz, 5. irudian ageri da. Kitzikapena goiko 200 µA-ko korronte-iturritik datorren korrontearen bidez ematen da, RL1 konexio-hariaren erresistentzian zehar igarotzen dena. Beheko korronte iturriak beste neurketa-haritik igarotzen den korrontea ematen du, RL2 erresistentzia duena, RL1 zeharkako jaitsieraren berdina eta kontrakoa den tentsio-jaitsiera sortuz, diferentzial neurtzean bertan behera utziz. Bi korronteen batura kalterik gabe pasatzen da itzulerako haritik (RL3) lurrera (neurketa diferentzialak modu komuneko tentsioari ez dio jaramonik egiten). 200 µA-ko korronteak, serieko 12.5 kW-ko erresistentziak zeharkatzen dituenak, bihurgailuaren erreferentzia gisa erabiltzen den tentsio bat garatzen du, neurketa erraziometrikoa emanez. Kopuru 5. Eremu-kablearen erresistentziaren ondoriozko akatsak ezabatzea 3 hariko RTD aplikazioetan. AD7711, bereizmen handiko sigma-delta ADC batek, RTD-tik tentsioa digital bihurtzen du. AD7711 aplikazio honetarako bihurgailu aukera ezin hobea da; 24 biteko bereizmena, txip bidezko irabazi-anplifikadore programagarria eta pareko RTD kitzikapen-korronte iturri pare bat eskaintzen ditu. Adibidetik ageri denez, soluzio oso bat eraiki daiteke seinalea baldintzatzeko osagai gehigarririk beharrik gabe. AC Excitation 6. Irudiak dc-kizitazioarekin eta neurketarekin lotutako sistemaren errore iturri batzuk erakusten ditu zubi-sentsoreen aplikazio batean. Zubi-zirkuitu honetan, ezin da bereizi anplifikadorearen DC (eta maiztasun baxuko) irteeraren zenbat den benetan zubitik eta zenbat errore-seinaleengatik. 1/f zaratak, termopare parasitoak eta anplifikadoreen desplazamenduek eragindako erroreak ezin dira tratatu errore-iturri hauetatik benetako seinalea bereizteko metodoren bat erabiltzen ez bada. AC kitzikapena arazo honen konponbide ona da. Kopuru 6. Zubi-transduktoreen neurketa-sistema batean dc-ekzitazioarekin lotutako errore-iturriak. Zubi-transduktore baten seinaleak, kitzikapenaren araberakoak, normalean txikiak dira. Kitzikapena 5 V-koa bada eta zubiaren sentsibilitatea 3 mV/V-koa bada, irteerako seinale maximoa 15 mV-koa da. Behe-mailako seinale hauek emandako informazioaren degradazio iturriak zarata (termikoa eta 1/f), termopare parasitoen tentsioa eta anplifikadorearen desplazamendu-erroreak dira. Adibidez, termopare parasitoak zirkuitu arrunten kableatuetan daude. Eztain-beruneko soldadura eta kobrezko plakaren arrastoen arteko junturak 3 eta 4 µV/°C arteko termopare efektuak sor ditzakete, zirkuitu osoan gradiente termikoak badaude. Zirkuitu-plakaren kobrezko arrastoen eta anplifikadorearen kovar pinen artean termopare-junturak ere egongo dira, 35 µV/°C-ko tentsio-erroreak sortuz. Bereizmen handiko datuak eskuratzeko sistema batean, termopare akats hauek, anplifikadorearen desplazamendu akatsekin eta sistemako zaratarekin batera, DC eta maiztasun baxuko errore garrantzitsuak gehituko dira. AC kitzikapena akats horiek seinaletik bereizteko ikuspegi indartsua da. Ac-ekzitaziorako uhin karratu bat erabiliz, neurketen artean kitzikapen seinalearen polaritatea alderantzikatuz, induzitutako dc erroreak modu eraginkorrean bertan behera utzi daitezke. Mozketa-eskema honek 1/f zarata kentzeko eragina du, aplikazio hauetan maiztasun baxuetan (dc-tik Hz gutxira) nagusi dena. Kopuru 7. Zubi-konfigurazio tipikoa ak kitzikapena erabiltzen duena. 7. irudiak zubi bat nola konfiguratu daitekeen akzizitaziorako erakusten du. Zubiarekiko kitzikapen-tentsioaren polaritatea txandakako zikloetan alderantzikatzen da, Q1etik Q4rako transistoreak erabiliz kommutazioa egiteko. Induzitutako dc eta maiztasun baxuko errore guztiak EOS gisa bildu dira. 1. fasean, Q1 eta Q4 piztuta daude eta Q2 eta Q3 itzalita daude; irteera, VOUT, (VA + EOS) arabera ematen da. 2. fasean, Q2 eta Q3 aktibatuta daude Q1 eta Q4 itzalita dauden bitartean, irteera, VOUT, (-VA + EOS) bidez adierazita. Benetako irteera bi faseen batura da, VOUT = 2 × VA emanez. Ac-ekzitaziorako kontrol-seinaleak gainjarri gabeko erloju-seinaleak izan behar dira. Eskema honek dc kitzikapenarekin lotutako akatsak kentzen ditu diseinu konplexuago baten kontura. 8. irudiak zubi-transduktore aplikazio bat erakusten du AD7730 zubi-transduktore ADC erabiliz, zeinak txiparen barruan beharrezko zirkuitu guztiak barne hartzen ditu akzitazioa ezartzeko eta konputatutako irteeraren emaitza ekoizteko kitzikapenaren aldaketaren ondoren. Kopuru 8. AC-ekizionatutako zubi-aplikazioa AD7730 sigma-delta bihurgailua erabiliz. AD7730 sigma-delta ADC front-end analogiko osoa da pisatzeko eta presioa neurtzeko aplikazioetarako. +5 V-ko hornidura bakarretik funtzionatzen du, maila baxuko seinaleak onartzen ditu zuzenean transduktore batetik eta serieko hitz digital bat ateratzen du. Sarrerako seinalea irabazi programagarri baten aurrean aplikatzen da, moduladore analogiko batean oinarrituta. Pasabide baxuko iragazki digital programagarri batek iragazki-mozketa, irteera-tasa eta finkatze-denbora erregulagarriak dituena modulatzailearen irteera prozesatzen du. Bufferdun bi sarrera analogiko programagarri diferentzial daude, baita erreferentziazko sarrera diferentzial bat ere. 10 mV-tik 80 mV-ra bitarteko lau sarrera analogiko unipolar eta bipolar onartzen ditu eskala osoan. Zuzenean lor daitekeen gailurtik gailurrerako bereizmena 1 zenbakitik 230,000ekoa da. Txip-eko 6 biteko DAC batek tara-tentsioaren konpentsazioa ahalbidetzen du pisu-eskalen aplikazioetan. Gailuaren serie-interfazea hiru hari funtzionatzeko konfigura daiteke eta mikrokontrolagailuekin eta seinale-prozesadore digitalekin bateragarria da. AD7730-k autokalibrazio eta sistema kalibratzeko aukerak ditu, eta 5 nV/°C baino gutxiagoko desplazamendu-desplazamendua eta 2 ppm/°C baino gutxiagoko irabazien desbiderapena ditu. Derivaren errendimendu maila honekin, eremuan kalibratzea ez da beharrezkoa izaten. 8. Irudian, Q1etik Q4rako transistoreek kitzikapen-tentsioaren kommutazioa egiten dute. Transistore hauek parekatuta bipolar edo MOS transistore diskretuak izan daitezke, edo Micrel-eko 4427 bezalako zubi-driver txip dedikatu bat erabil daiteke zeregina egiteko. Sarrerako tentsio analogikoa eta erreferentziako tentsioa txandakako zikloetan alderantzikatzen direnez, AD7730-a kitzikapen-tentsioaren iraulketa horiekin sinkronizatu behar da. Kommutazio sinkronorako, kitzikapen-tentsioa aldatzeko kontrol logikoko seinaleak ematen ditu. Seinale hauek gainjarri gabeko CMOS irteerak dira, ACX eta ACX. Ac-kizitazioarekin aurkitzen den arazoetako bat aldaketaren ondoren sarrera analogikoen seinaleen finkatze-denbora da, batez ere zubitik AD7730ra bide luzeak dauden aplikazioetan. Bihurgailuak datu okerrak sor ditzake, guztiz finkatuta ez dauden seinaleak prozesatzen dituelako. Horrenbestez, erabiltzaileak 48.75 µs-ko atzerapena programatu dezake ACX seinaleak aldatzearen eta sarrera analogikoetako datuak prozesatzeko artean. AD7730-k ACX aldatze-maiztasuna ere eskalatzen du irteerako eguneratze-tasaren arabera. Honek zubia sistemak eskatzen duena baino alferrikako abiaduran aldatzea saihesten du. AD7730-ren gaitasuna kitzikapen-tentsio berdinak diren erreferentzia-tentsioak kudeatzeko gaitasuna bereziki erabilgarria da ak-kizitazioan, non erreferentzia-sarrerako erresistentzia-zatitzaileen antolamenduak kommutazioarekin lotutako finkapen-denborari gehitzen zaizkio. AC kitzikapena eraginkortasunez erabil daiteke tenperatura neurtzeko aplikazioetan autoberotzearen ondorioak kentzeko sentsore erresistenteak erabiliz. Tenperatura RTD bat erabiliz neurtzean, kitzikapen-korronteak berak (txikia bada ere) I2R edo Joule-ko berokuntza sortzen du, eta adierazitako tenperatura neurtzen ari den tenperatura baino zertxobait handiagoa da. Autoberotze-maila RTDa murgiltzen den medioaren araberakoa da asko. RTD batek bere burua berotuko du tenperatura askoz altuagora arte geldirik dagoen airean mugitzen den uretan baino. Normalean erabiltzen den dc kitzikapenarekin, sentsorearen bidezko kitzikapen-korronteak nahikoa handia izan behar du, neurtu nahi den tenperatura-aldaketarik txikienak sistemaren zarata, desplazamendua eta desplazamendua gainditzen dituen tentsio-aldaketa eragin dezan. Akats horiek gainditzeko beharrezkoak diren kitzikapen-korronteak 1 mA edo handiagoak izaten dira. RTDan xahutzen den potentziak bere tenperatura igotzen du, neurketan noraeza akatsak sartuz, eta horrek sistemaren zehaztasuna murrizten du. Adibidez, 1-mA-ko dc kitzikapen-iturri bat erabiltzeak 1 °C/mW-ko auto-berotze efektua duen 0.05 kW-ko RTD batekin 0.5 °C-ko desbideratze-errorea eragiten du. Ac-kizitazio-iturri batek offset eta desbideratze efektuak murriztuko dituenez, askoz ere kitzikapen-korronte txikiagoak erabil daitezke aplikazio askotan. Hortaz, kitzikapen-korronte gutxitzeak RTDn auto-berotze-efektuak murrizten ditu (korronte-murrizketaren karratuaren arabera!); gainera, lotutako dc eta maiztasun baxuko irteerako erroreak murrizten ditu goian adierazi bezala. Kopuru 9. RTD tenperatura neurtzeko aplikazioetan autoberotze efektuak kentzea ak kitzikapena eta AD7730 ADC erabiliz. 9. irudiak bereizmen handiko AD7730 sigma delta bihurgailua erakusten du, AC-ekzitatutako RTD neurtzeko erabiltzen dena. Aplikazio honetan, AD7730 hornikuntza zatituekin funtzionatzen da, hau da, AVDD eta DVDD potentzial bereizietan daude, eta AGND eta DGND potentzial ezberdinetan daude. Antolamendu honekin, beharrezkoa da AVDD edo DVDD ez gainditzea AGND 5.5 V. Hori dela eta, ±2.5 V-ko hornidura analogikoekin funtzionatzen denean DVDD-a +3 V-ra mugatu behar da lur digitalarekiko, hau da, sistemaren lurra. AD7730-ren ACX irteera, aplikazio honetan korrontearen alderantzikatzea kontrolatzen duena, AVDD eta AGND hornikuntzari dagokionez ezartzen da. ACX altua denean, 100 µA-ko korronte bat igarotzen da RTDtik noranzko batean; ACX baxua denean, 100 µA-ko korrontea kontrako noranzkoan dabil RTDtik. Polaritate komutaturiko korronte iturria U1 eta U2 op-amp-ak erabiliz garatzen da tentsio-korronte bihurtze konfigurazio estandar batean. AD7730-k, bere AC kitzikapen modurako konfiguratuta, uhin karratu bat sortzen du bere ACX irteeran. Bihurketa-prozesuan ADC-k bi bihurtze-emaitza hartzen ditu - bat ACX seinalearen fase bakoitzean- eta ADC-aren barruan konbinatzen ditu neurtutako tenperatura adierazten duen datu-irteera-hitz bat sortzeko. Esate baterako, ACX seinalearen lehenengo fasean RTD irteera 10 mV bada, eta 1 mV-ko zirkuituaren induzitutako dc-errore bat badago termopare parasitoengatik, ADC-k 11 mV neurtzen du. Bigarren fasean kitzikapen-korrontea alderantzikatu egiten da eta ADCak -10 mV neurtzen du RTDtik, eta berriro +1-mV dc-errorea ikusten du, fase honetan -9mV-ko ADC irteera emanez. Neurketa hauek ADCren barruan prozesatzen dira (11 mV-(-9mV)/2= 10mV), eta horrela sistema barruan dc-ek eragindako erroreak kentzen dira. AC-ekzitazioak 100 µA inguruko korronteak eraginkortasunez erabiltzeko aukera ematen du RTD aplikazioetan, 9. irudian erakusten den moduan, autoberotze efektuak nabarmen murrizten direlarik. Bihurgailuaren erreferentzia-tentsioa kitzikapen-korrontea erabiliz garatzen denez, RTD-ren erresistentzia ratiometrikoki neurtzen da. Horrela, tentsio-korronte bihurgailuaren kanpoko erresistentzia-balioek ez dute sistemaren zehaztasunean eragiten, disko-korrontearen balio zehatza ez baita kritikoa, %1 inguru. Beraz, 100 ppm/°C erresistentziak nahikoa izango dira. Hala ere, ADC erreferentziako tentsioa garatzeko korrontea erabiltzen duen RREF-en erresistentziak tenperaturaren gainean egonkorra izan behar du neurketaren irteeran erreferentziak eragindako erroreak saihesteko. Erakutsitako zirkuituarekin, neurtutako tenperatura -200 °C eta +200 °C bitartekoa erraz egokitu daiteke. Lerro-maiztasun-hautaketak desplazamenduak sor ditzakeenez mozketa lineako maiztasunean (50 edo 60 Hz) bada, mozketa-maiztasuna 57 Hz asinkronoan iradokitzen da (iragazkia nulua gertatzen den lekuan). 16 biteko gailurrerako bereizmenak lor daitezke AD7730 bere 0-20 mV-ko gama unipolarrean erabiltzean 57 Hz-ko eguneratze-tasa batekin. AD7730 RTD aplikazioetan erabiltzearen beste abantaila garrantzitsu bat eremu elektriko irradiatuaren eta leherketa iragankor azkarrekiko duen immunitatea da. Ingurune zaratatsu batean jarduten duzunean, gomendatzen da AD7730 bere txikiketa moduan erabiltzea. AD7730-n erabiltzen diren txupingailuaren egonkortze-teknikek desplazamendua ezabatzen dute eta desplazamendua murrizten dute. AD7730 CHOP moduan funtzionatzen duenean seinale-katea, lehen faseko iragazkia barne, moztu egiten da. Horrek noraezaren errendimendu orokorra 5 nV/°C-ra murrizten du. AD7730 eremu elektrikoen aurrean (1 V/m-tik 3 V/m) 30 MHz-tik 1 GHz-ra funtziona daiteke maiztasun-barrutian desplazamendu lauarekin. Moztu gabe, desplazamenduaren errendimendua degradatzen da eremu elektriko baten aurrean eta maiztasunarekin noraezean doa. Laburpena Erresoluzio handiko datuak eskuratzeko sistemak diseinatzean arreta jarri behar da kitzikapen-metodoa, transduktorearen kitzikapen-iturria eta maila baxuko seinale analogikoa transduktoretik A/D bihurgailura helarazteko erabiltzen den eremu-kableatu-eskema hautatzeko. Transduktoreak korronte edo tentsio korronte edo korrontearekin kitzikatu daitezke. DC kitzikapenerako ak baino gehiago erabiltzen da, DC kitzikapena erabiltzen duten sistemak errazagoak direlako inplementatzeko eta arazoak konpontzeko; baina hainbat eragozpen dituzte. Sentsorearen kitzikapen-magnitudeak nahikoa izan behar du, neurtu beharreko aldaketarik txikienak sistemaren zarata, desplazamendua eta noraez gainditzen dituen tentsio-aldaketa eragin dezan. DC errore handiak eta maiztasun baxuko zarata espero badira, AC kitzikapena erabilgarria da. Kitzikapen-iturria txandakako zikloetan pizten da, eta ondoriozko anplitudeak neurtu eta batez besteko egiten dira bihurketa-emaitza emateko. Hortaz, AC kitzikapenak 1/f zarataren eta dc induzitutako termopare parasitoen efektuen ondorioak kentzen ditu seinale-kate batean. Horri esker, kitzikapena asko murrizten da, eta, aldi berean, erresistentzian oinarritutako sentsoreetan autoberotzetik sartutako akatsak murrizten dira. Onura hauek, normalean, ezarpen-kostu pixka bat handiagoak eta neurketa egin aurretik likidazio egokia bermatzeko hartu beharreko desabantailak gainditzen dituzte. Sentsoreen kablearen konfigurazio aukerak daude eskuragarri, 2 eta 4 kable bitartekoak, behar den zehaztasunaren arabera. Lau hari-konfigurazioek zehaztasun onena eskaintzen dute berun-hariaren erresistentziaren eta kablearen efektu termikoen ondoriozko akatsak ezabatuz. Sistemak kitzikapen eta erreferentzia komunekin konfigura daitezke (eraziometrikoak), edo erreferentzia independenteekin (ez-eraziometrikoak). Raziometrikoa hobesten da tentsio-erreferentzien edo kitzikapen-horniduraren egonkortasuna baino zehaztasun handiagoarekin neurtzea eta kontrolatzea ahalbidetzen duelako. Neurketak ez dira kitzikapen-aldaerekiko sentikortasunik.

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda