ADS1220: 使用ADS1220采集电炉中的热电偶输出信号,遇到高温漏电干扰如何解决

Part Number: ADS1220

您好:

       我们使用ADS1220来采集热电偶的输出信号,温度的高低变化是依靠电炉产生的。不管是采集K型还是B型热电偶,都遇到了同样的现象:在炉体900度以下时,芯片采集换算出的温度值与电炉设定值完全一致。当炉体温度高于900度后,芯片采集换算出的温度值开始产生较大的波动,恶劣时会比电炉设定值低几百度。

       我们寻找产生该现象的原因,发现应该是由高温漏电干扰所导致的。电炉的耐火砖和热电偶的保护管都是氧化铝制品,氧化铝在常温状态下绝缘性良好,但随着温度的升高,它们的绝缘性能下降,甚至变成导电体。因此炉体高于900度后,电炉产生的一些干扰就进入到热电偶中。为了验证这种说法,当温度产生波动时,我们将电炉断电关闭,温度值马上回归正常;或者将热电偶的保护管悬空插入电炉,温度值也会恢复正常。但我们的热电偶保护管外型和结构,导致它必须和电炉的耐火砖相接触,因此只能从芯片采集端想办法把干扰滤除。

       我们是根据ADS1220芯片手册中9.2.1的典型应用搭建的电路,偏置电阻RB1和RB2选用的是10M欧,RF1和RF2是1K欧,差分电容CDIF是100nF,共模电容CM1和CM2是10nF。我看芯片手册推荐电路中特意表明了K型热电偶测量范围是-200度——+1250度,如果TI内部测试时也是用的电炉产生温度,想必也遇到了类似这种问题,请问您们是如何解决的呢?是需要测量干扰频率去调整芯片模拟前端的这些阻容值?还是说需要额外增加其他隔离滤波电路呢?

非常感谢您的帮助!

  • 您好

    [参考译文] ADS1220:热电偶 - 数据转换器(参考译文帖)(Read Only) - 数据转换器(参考译文帖) - E2ETm 设计支持

    参考以上帖子说明:

    1. 调整芯片模拟前端的阻容值‌:

      • 根据实际情况,可以尝试调整偏置电阻RB1和RB2、反馈电阻RF1和RF2、差分电容CDIF以及共模电容CM1和CM2的数值,以优化滤波效果,减少干扰的影响。
      • 需要注意的是,这些阻容值的选择需要综合考虑信号的频率特性、噪声水平以及芯片的输入阻抗等因素,因此可能需要多次试验和调整才能达到最佳效果。
    2. 增加隔离滤波电路‌:

      • 在热电偶信号进入ADS1220之前,可以增加一个隔离滤波电路,以进一步减少干扰信号的进入。
      • 隔离滤波电路可以采用差分放大器、低通滤波器等形式,具体选择需要根据实际情况进行设计和调试。

    此外,还可以考虑以下措施来减少干扰:

    • 确保热电偶的接线和连接点良好,避免接触不良或松动导致的信号干扰。
    • 在电路设计中,注意布局和布线,尽量减少干扰信号的耦合和传输。
    • 在高温环境下,对热电偶和电路进行适当的散热处理,以降低温度对绝缘性能和电路稳定性的影响。
  • 您好

    1.我尝试了调整模拟前端阻容值,将下拉偏置电阻RB1变为0欧,也就是热电偶负极接地,同时将PGA的功能DISABLE,这样电炉烧至1600度都可以采集到数据,但是没想明白为什么这么调整就可以改善效果呢?而且数值有时会在4度范围内随机跳变,说明干扰还没有完全滤除。

    2.我用示波器FFT功能测量热电偶两端,并没有看出干扰信号,也没有查到高频的干扰噪声,请问这种干扰需要使用什么仪器和什么方法能够测量呢?

    3.[参考译文] ADS1220:热电偶 - 数据转换器(参考译文帖)(Read Only) - 数据转换器(参考译文帖) - E2E 设计支持,请问这个帖子的提问者联系方式或者邮箱方便发给我一下吗?我感觉他在5年前遇到了同样的问题,也想请教一下他。

    非常感谢您的帮助!

  • 您好

    1.我尝试了调整模拟前端阻容值,将下拉偏置电阻RB1变为0欧,也就是热电偶负极接地,同时将PGA的功能DISABLE,这样电炉烧至1600度都可以采集到数据,但是没想明白为什么这么调整就可以改善效果呢?而且数值有时会在4度范围内随机跳变,说明干扰还没有完全滤除。

    您的干扰时由于应用环境恶劣导致的,无法完全去除,但是可以通过程序端的补偿来进行修正。

    2.我用示波器FFT功能测量热电偶两端,并没有看出干扰信号,也没有查到高频的干扰噪声,请问这种干扰需要使用什么仪器和什么方法能够测量呢?

    您的干扰主要是环境影响的绝缘状态变化影响的噪声,以及环境温度叠加,如果您需要检测可能需要多次采集目标波形通过比较来做出相关干扰的具体情况

    3.[参考译文] ADS1220:热电偶 - 数据转换器(参考译文帖)(Read Only) - 数据转换器(参考译文帖) - E2E 设计支持,请问这个帖子的提问者联系方式或者邮箱方便发给我一下吗?我感觉他在5年前遇到了同样的问题,也想请教一下他。

    我能理解您的需求,但是我们无法分享客户资料,望您理解。