ADS1247温度转换的问题

曹世鹏

ADS1247温度转换的问题 [复制链接]

最近在做用STM32F103的SPI总线和TI的ADS1247通信读取三线制的PT100的温度值，要求精度为0.5摄氏度。
现在遇到了一些问题。不知道该怎么处理。下面我就把问题总结一下。希望能在论坛里帮我解决一下。谢谢大家。
事情是这样的，我也想好了方案。就是用恒流源设置一个电流流过PT100，然后测PT100两端的电压，从而得出电阻值，然后对应PT100的电阻温度表格就能得出温度值了。但是因为不能让PT100流经的电流过大，因为那样会发热，影响实际的温度值。而且电阻变化范围很窄，最低是18.5欧姆，最高是390.48欧姆。这是PT100的整个量程，就是-200摄氏度到850摄氏度。实际上我们用到的范围很窄，就是-40到100摄氏度之间变化，对应的电阻变化就是84欧姆到138欧姆之间。如果流经1mA的话，那么电压变化范围就是0.084V-0.138V之间变化。这么小的变化范围，必须用运放将电压放大的，不然检测到的范围太窄了。那么本来我是想用运放自己搭一个的。后来发现自己的水平有限，放弃了。
然后在TI的官网上查看看有没有对应的芯片。嗯，查到了就是现在正在调试的ADS1247。它是SPI总线的。精度也很高。自带恒流源和放大器。正好适合我的需求。而且看了下还有Demo板。原理图什么的。

然后我就照着它的原理图画了一版板子。板子回来前就开始写程序。发现了一个问题。我在TI给的这个datasheet上面没有找到如何计算电阻值或者直接计算温度值的例子。我把我在这上面整理的资料压缩成一个文件共大家下载。这是我找到的唯一感觉是这个计算公式的东西。



其中我在这二个公式里代入了一个值，也就是当0摄氏度的时候，PT100的电阻值是100欧。这两个等式的两边都是成立的。即RTD(T)=100欧姆，T=0℃
但是我将别的值代入的时候就不对了。我看不懂这个到底是怎么算的。
下面贴一下我的源码，其中完整的.c和.h文件在我的压缩包里。
        ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX1,0x38);   //内部参考电压打开。
        bsp_DelayMS(1);
        ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC0,0x06);  //DOUT/DRDY pin functions only as Data Out (default)   并且1mA。
        bsp_DelayMS(1);
        ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC1,0x03);  // IDAC1->AIN0  IDAC2->AIN3.
        bsp_DelayMS(1);
        ADS1247WREG(ADS1247_REG_SYS0,0x26);     //增益4,320sps        
        bsp_DelayMS(1);
        SPI_ADS1247_SendByte(ADS1247_CMD_SYNC);   //同步AD转换
        bsp_DelayMS(1);
        data22=ADS1247_ReadData_Ave();//将转换的24位转换值取出。
        bsp_DelayMS(1);
        printf("通道:%x\r\n",data22);

这是我在ADS1247的模拟输入端接了一个100欧姆的电阻代替PT100。如果读数正确的话，计算结果应该是0摄氏度。



打印出来的数据变化很大，而且不稳定。我是隔2秒钟打印一次的。
我现在也不理解这个ADS1247_ReadData_Ave()读出来的值是什么。做什么用的。到底是代表阻值还是电压呢，不知道。有用过这个芯片的朋友吗，给解释下吧，着实的弄不懂了。

nuaa041020518

ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX1,0x38);   不对

nuaa041020518

应该是ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX1,0x20);   才合理

nuaa041020518

还有 读取的是 电压值  需要自己转换

曹世鹏

nuaa041020518 发表于 2015-5-18 22:59
还有 读取的是 电压值  需要自己转换

非常感谢您的回复。刚才我按照您说的方法把MUX1的0x38换成了0x20。然后再烧进STM32内，PT100仍然使用的是100欧姆电阻。发现读出来的值是这样的。

通道:feaa3d

通道:feace9

通道:feaaa8

通道:fead05

通道:feabe1

通道:feab02

通道:fead78

通道:feab43

通道:feacaf

通道:fead28

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通道:feac9a

通道:fead22

通道:fead5b

通道:feacf9

通道:feae28

通道:feb0c1

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通道:feaf80

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通道:fead87

通道:feae54

通道:feae0d

通道:feaf24

通道:feb070

通道:feaf21

通道:feae9a

通道:feac37

通道:feadcc


但是这个数据和电压有什么关系呢。我计算了一下。随便取了一个这个读出来的转换值数据。例如  （通道:fead05） 我将fead05转换成十进制后是16690437。这个和电压有什么关系呢？我现在设定的是流经PT100的电流应该是1mA。U=I*R。即电压U=0.001*100=0.1V。这个数值和16690437有什么关系呢。算了下，这个读出来的值都是差不多前三位都是166.这个值和输入电压3.3V的一半差不多。请问这个电压值该如何转化出来呢。期待您的回复。

曹世鹏

nuaa041020518 发表于 2015-5-18 22:59
还有 读取的是 电压值  需要自己转换

刚才我用万用表量了下A点电压为1.614V。按道理讲的话，这里的电压应该为820*1*2=1.64V。因为流经电阻R9的电流为2mA，所以电压为1.64V。我实际测的的值为1.614V。而我测的的B电电压为1.713V，按道理讲，这里的电压应该是1.74V。读到的值和实际测量的值不一样呢。我用1.74-1.713就是PT100两端的电压。除以电流1mA正好是100欧姆。这样做是正确的。但是实际读到的值却不行。是不是我的电源有问题呢？

nuaa041020518

为什么你没有配置 MUX0

nuaa041020518

关于你的静态电压不准 是因为电阻的初始误造成的

曹世鹏

nuaa041020518 发表于 2015-5-19 09:39
为什么你没有配置 MUX0

我是按照它的数据手册做的。其实是没看懂，就是按照人家让怎么配就照着做了。









我再看看MUX0是怎么要求的。

nuaa041020518

采样电阻并不是 820 欧 而且 恒流也有初始误差  但这都不重要 。最重要的是 采样电阻一定要低温漂。

曹世鹏

nuaa041020518 发表于 2015-5-19 09:43
关于你的静态电压不准 是因为电阻的初始误造成的

电阻的初始误差？您是指的我的R9需要软件配置还是？不太明白呢。我以为就是电流配置正确，R9电阻阻值稳定就行了。那样R9两端的电压就会稳定了。

nuaa041020518

MUX0 要配置为 AIN1 AIN2 输入

曹世鹏

nuaa041020518 发表于 2015-5-19 09:45
采样电阻并不是 820 欧 而且 恒流也有初始误差  但这都不重要 。最重要的是 采样电阻一定要低温漂。

您的意思是我的R9要换成低温飘的精密电阻是吗。我现在用的是普通的百一精度的电阻。看来我得去市场上买些去了。

nuaa041020518

手册里面可能忽略了  但是MUX0 要配置为 AIN1 AIN2 输入

nuaa041020518

R9要换成低温飘的精密电阻   这样才能保证长期的精度

nuaa041020518

R9电阻阻值稳定就行了。那样R9两端的电压就会稳定了。   这就话是对的  但是R9绝对不会等于820 他的初始误差大概有几欧姆

曹世鹏

nuaa041020518 发表于 2015-5-19 09:49
手册里面可能忽略了  但是MUX0 要配置为 AIN1 AIN2 输入

我将MUX0设置成0x0A，即正输入通道选择位为AIN1，负输入通道选择位为AIN2。读出来的值有点儿离谱。随便取了一个值，1F6D3C(16进制) = 2059580 (10进制)。下面是我采集到的值的多次打印结果。不过相对来说数据稳定了很多。




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曹世鹏

曹世鹏 发表于 2015-5-19 10:04
我将MUX0设置成0x0A，即正输入通道选择位为AIN1，负输入通道选择位为AIN2。读出来的值有点儿离谱。随便取了一个值，1F6D3C(16进制) = 2059580 (10进制)。下面是我采集到的值的多次打印结果。不过相对来说数据稳定了很多。




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nuaa041020518

结果是对的啊

曹世鹏

nuaa041020518 发表于 2015-5-19 10:22
结果是对的啊

我用PT100两端电压=2.059580-1.640000=0.419580V。R=0.419580/0.001=419.58欧姆吗。我这么算是不是错的？应该是100欧姆的电阻。也就是说电压应该是0.1V。我还是不会计算PT100两端的电压。是不是根据这儿，还得将得到的电压值再除以4呢？请您帮我指点下吧。谢谢。