国产称重ADC测量PT100心得分享

一、为什么有这个想法
之前一直用ADI的芯片来测量PT100，测量效果是不错的。但是最近进口ADC芯片越来越难买，价格也越来越高。而国产的称重专用的ADC芯片价格便宜又好买。有没有可能用国产称重ADC来测量PT100呢？
之前逛论坛，就发现有网友提出类似的需求。我第一眼的想法就是没问题，24位ADC测一个PT100还不容易。深入了解了一下，却发现有很多问题。当然既然写这篇文章，这些问题都被解决了，下面就来说一下解决问题的过程。
需要说明的是，我分享的是我找到的一个可以实现的方法，不代表没有别的方法，也不代表这个方法就是最好的。同时本文只是一个经验分享，不提供技术支持。

二、设计目标
我的习惯是任何应用技术的开发都要能够落实到一个具体的产品上。既然是用低成本的国产称重ADC，那么就想要开发一个低成本、高精度的PT100测量电路。原因如下：
首先，国产称重ADC一般只要一两元，那么周围的器件也要和这个成本配套。不能说，用了便宜的ADC却用几块钱的高精度运放或者精密电阻，这样就发挥不出ADC低成本的优势了。
其次，目前市面上有很多低精度的PT100测量方案，用MCU内部的ADC进行测量，成本非常低。如果我们用了独立的ADC，精度却做不高。那么这个产品或者这个技术也没有开发的意义了。

三、测量方案
PT100分为两线制、三线制和四线制。两线制没法对导线电阻进行补偿，不符合高精度的要求。四线制PT100不常用且成本高，不符合低成本的要求。所以最终选用三线制的测量方式。虽然三线制比起四线制测量，难度还要更高一点。
测试电流的选择，也决定了系统的精度。PT100要求测试电流不能大于1mA，否则就会因为自身发热而影响测量精度。实际应用时，我们往往会用到比PT100精度更高的分辨率，如0.01℃。那么就要求测试电流更要小一点。但是测试电流太小的话，信号就会太小，测量不容易，同时也容易收到外界的影响和干扰。所以我觉得0.1mA~1mA是比较合适的，最终我选定的是0.5mA左右测试电流。

四、常用电阻测量方法简介
常用的测试电阻方式主要有以下三种：
1、给待测电阻一个恒定的电流，然后测两端的电压。
2、将待测电阻和基准电阻串联后，供给一个恒定的电压，测两者之间的电压比。
3、将待测电阻和基准电阻串联后，供给一个恒定的电流，测两者之间的电压比。
后两种统称为比例测量。比例测量时，一般是把基准电阻上的电压作为ADC的基准电压，然后去测量待测电阻上的电压，这样测量到的AD码就是和待测电阻成正比的，很容易计算。同时只要保证基准电阻的精度，就可实现高精度测量。
这两种方案，没什么本质的区别，如果系统中有免费的电流源，比如某些ADC芯片会提供电流源，那么就可以使用第三种方案。毕竟恒流的话，对于控制待测电阻的发热，和补偿ADC的输入电流还是有一定好处的。在本次设计中，因为用的ADC芯片自带的LDO可以实现恒流源，一开始采用了方案三的测量方式。可惜实际做下来，这种方案稳定性不行，最后还是采取了方案二恒压比例测量。

五、芯片选型
如前所述，本次设计我们要实现一个低成本高精度的三线制PT100的测量电路，同时这颗ADC又要容易购买。于是我就到各个芯片网站上，去找了一些有货且价格合适的芯片，把相关的指标列在下表。

型号
通道数
放大倍数
基准
价格
其他
HX717
2
8，64，128
与电压输出共用
2.28
含LDO
HX711
2
32，64，128
与电压输出共用
2.14
HX712
1
128
独立基准
1.4
HX710
1
128
独立单端基准
1.15
CS1237
1
1，2，64，128
独立基准
1.43
CS1238
2
1，2，64，128
独立基准
3.43
TM7711
1
128
独立单端基准
1.66


最终我选择了HX717，主要是放大倍数合适。如果测试电流选用0.5mA，那么信号范围就是200mV。显然只有8倍放大倍数才是合适的。其次他的双通道也适合三线制测量，而且还送了一个LDO。最最关键的是，我开始设计时HX717只要一块多，可惜现在涨价了，希望以后会降回来吧。
但是HX717有一个缺点，就是没有独立的基准输入，他的基准输入是和他的LDO输出公用的，也就是没有办法再使用传统的比例测量方式。


六、全新的比例测量方式
HX717啥都好，就是没有一个独立基准。而且他这个基准，输入电流还很大，据实测要达到1uA这样的数量级，测试电流只有500uA。1uA的输入电流，会影响的测量的准确度。国产称重ADC很多都不给出基准输入电流的指标，实测基本上都是1uA这个数量级上，所以即使有独立的基准，其实也不能简单的采用传统的比例测量方式。
于是我想了另外一种比例测量方式，就是将待测电阻和基准电阻串联后，供给一个恒定的电压，然后用这个恒定的电压作为ADC的基准电压，去测待测电阻两端的电压。这种方式，就特别适合HX717，因为他们两个本来就是连在一起的。同时由于这种方式基准的输入电流可以忽略，也适合HX717这类的ADC。


原理图解释：HX717的3号脚为LDO输出和基准输入，通过R3，R4的分压反馈到4号脚，决定了LDO的输出电压为3.3V。这个电压通过基准电阻R2输出给PT100，然后返回来，接到基准电阻R1，最后通过一个MOS管接入到地。
R1和R2为两个3kΩ的基准电阻，相当于一个6k的基准电阻。之所以用两个基准电阻，是因为这样就可以使PT100信号的共模电压处于3.3V的中间点1.65V，ADC线性会好一点。MOS管是用来系统调零用的，当MOS管断开时，流过PT100的电流就为0。此时ADC的输出值，就可以作为系统的零点。这样除了可以补偿ADC零点的漂移外，还能补偿系统回路里部分接触电势的影响。
PT100上的电压和导线电阻上的电压，被分别接到HX717的两个ADC通道进行测量。基准电阻采用了10ppm/℃的电阻，两个的话也只要两毛多钱，其他都是些电容、电感滤波器件。系统整体的成本是非常低的。测量部份也就三块钱左右。


八、测量结果的计算
全新测量方式，解决了电路上存在的问题。但是带来一个更大的问题就是，测量出来的AD码和待测电阻不是成线性的关系，需要进行一个非线性修正。同时怎么对系统进行校准，怎么把校准做到可批量生产，也是一个巨大的难题。
通过matlab拟合求解，我找到了一种可以批量补偿的算法流程。其中需要应用一些特制的工具经行校准，处于保护的目的，这里就不公开方法了。大家需要用这个技术的话，可以直接用我的校准好的成品或半成品。

九、效果展示
测量特性如下：
        RTD类型：Pt100、Cu100、Cu50可选
        测量方式：三线制、两线制可选
        温度测量范围：-200℃~859℃，分辨率：0.01℃，精度：0.1℃（典型值）
        总电阻测量范围：0Ω~400Ω， 分辨率：1mΩ，精度：0.02%（典型值）
        导线电阻测量范围：0~40Ω，  分辨率：1mΩ，精度：0.2%（典型值）
        测量电流：＜0.55mA
        增益温度漂移：15ppm/℃（典型值）
        采样速度：10Hz、20Hz、80Hz可选

人到中年的我们，都活成了“唐僧”

朋友圈看到有人问：“看完《西游记》，你有什么感受？”
一条留言引发不少朋友共鸣：
“年少读羡慕孙悟空的无所不能，中年读却希望像唐僧一样大智若愚。”
半生已过，总想看淡生活起落，毕竟难逃人生无常。

唐僧有句话说：
“心生，种种魔生；心灭，种种魔灭。”
人生如剧场，世人演尽悲欢，却沉溺其中难以抽身。
到了中年，被欲望牵绊的无力感席卷而来，才渐渐顿悟：
置于喧嚣中，活成“唐僧”，便是赢家。

人在职场，容错

如果把“西游取经”这项重任，当成是职场历练，那么，唐僧就是这场考验的领导者。
他表面上优柔寡断，实际上却对“取经大计”运筹帷幄。
他可以不厌其烦地教化鲁莽冲动的孙悟空，也可以对凡心未泯的猪八戒一再包容。
唐僧的智慧，不在于降妖除魔，而在于能兼容对错。
正如那句话：“真正的成熟，是一半追求美好，一半包容残缺。”
犯错在所难免，容错最是难得。
人在职场，做人应该像弹簧一样自如，容他人短，路才会越走越宽。

不久前，朋友和我讲起一件事，我感悟颇深。
在一次回馈客户的周年庆中，朋友所在的项目组做了一个活动，反馈并不好，不少客户投诉到了领导那里。
负责人建议领导找小组成员谈话分析原因，解决现有问题。
领导没有接受这个提议，而是说了这样一段话：
“我们应该看到他们小组在组织活动时的工作热情。如果因为一些小问题，就开会说他们，那他们以后再组织活动时就放不开手脚，遇到类似的活动就不敢放胆去做了。”

因此，事后他用鼓励代替指责，肯定了小组成员的业务能力。
而小组成员也主动对这次活动进行了反思总结：反馈不好说明准备不够充分，下次避免犯同样的错误，一定会做得更好。
正是领导懂得“容错”，不给员工强硬施压，才让他们有足够的空间自我发挥。
优秀的人才在职场中，大都有自己的想法，他们也会将工作结果与自己的责任联系在一起。
就像行为学家莱曼·波特说的：“总盯着下属的错误，是领导者最大的错误。”
降低工作效率的，从来都不是犯错，而是无效指责。
把创新变成现实的是天才，而提出创新尚未成功的是人才。
相比之下，前者寥寥无几，后者才是每个企业需要的“建设者”。
管理学上的“波特定律”也指出：
遭受批评时，员工只会记住开头部分，剩下的完全忽视，原因在于他们忙于思考论据来反驳开头的批评。
计较错误，结果会适得其反；懂得容错，才能事半功倍。

人在情场，克制

唐僧面对女色，可以做到不动凡心，但与女儿国国王的相遇，却是他的一场情劫。
他一心向佛，只得闭目诵经中来逃避女儿国国王的表白。
但他的紧张与挣扎，让女儿国国王看穿了他的内心：
“你紧闭双眼还说什么四大皆空？既然真的四大皆空，又怎会不敢看我？”
唐僧闭目回复道：“我已经许身佛门，若有来生……”
简短的对话，情愫了然。
有人说：“恰似无情最有情。”
有些情愫，就像跳动的篝火，离得太近会灼伤自己，离得太远会失去意义。

人到中年，克制感情，珍惜相伴余生的爱人，人生的路才会敞亮。

想起金岳霖对林徽因的感情，沉默而深情。
金岳霖曾这样评价林徽因：“她是一个很特别的人，令人常常不知道她在想什么。”
正是这份独特的魅力，让金岳霖对她欣赏不已。
但此时林徽因已经成婚，而他为了守护心中那份情愫，一直站在离她最近的地方。
他会参加林徽因和丈夫每周在家举办的沙龙聚会，也会跟随她们一家的足迹成为对方的邻居。
从相识到相知，金岳霖与林徽因夫妇的感情，是朋友，更是亲人。
金岳霖不曾向林徽因表达爱慕，但细节中都是欣赏。
他曾在林徽因的葬礼上为之写了这样一对挽联：
一身诗意千寻瀑，万古人间四月天。

爱到深处，便是成全。

泰戈尔曾说过：“爱不是占有，也不是被占有，爱只在爱中满足。”
细细想来，的确如此。
让人痛苦的，不是得不到，而是不甘心。
爱你的人，会向你奔赴而来；你爱的人，会在权衡之下做出自己的选择。

人在情场，不必筑墙尘封内心，懂得克制也是一种守护。
人在钱场，心定

不知你是否还记得猪八戒在高老庄的场景？
有人对猪八戒的贪婪感到厌恶，也有人为唐僧拒绝诱惑而点赞。
高太公为了感激唐僧让女儿脱身，他将一红漆丹盘以及二百两碎银，送给师徒三人当作取经的盘缠。
但唐僧推辞道：“我们是行脚僧，逢处求斋，怎敢受金银财帛？”
不被钱财诱惑，才能心如止水。
被金钱束缚的人，会在欲望中迷失。

经济学上中的“巴莱多定律”指出：
在这个世界上，80%的人享有世界财富的20%；剩下的80%财富，掌握在少数的20%的人手中。
所以，我们与他人之间存在财富的差异，也是一种常态。

而我们需要做的，不是去关注别人的成功，而应该重视自身的成长。
这样，才能保持心定，不被利益左右。

最近的热播剧《风吹半夏》中，有这样一幕很值得深思。
郭启东作为公司副总经理，利用职务之便在各种工序中偷工减料，从中牟利。
在半夏创业初期，他更是为了获得高额利息，越过上级私下拿出百万支票借给半夏。
但这种“雪中送炭”的行为，却不是出于情义，而是他觉得有利可图。
因此，当市场钢价下跌，半夏的废钢积压在堆场无法回本时，主动给半夏送钱的郭启东，也成了第一个落井下石的人。
他不仅催促半夏连本带利还钱，还威胁半夏不还钱就起诉，他想要低价回收半夏的废钢。
这种见利忘义的行为，也让半夏看清了他的虚伪。
等到后来钢价回暖，半夏转身就成了圈子内的成功人士。
这时，做生意的人聚到一起找半夏谈合作，借着给大家还钱的机会，她当着郭启东领导的面，揭开了他“吃回扣”的不耻行为。
最后，郭启东被自己的上级亲手送进了警察局。

而酿成这个悲剧的原因，不外乎一个“钱”字。
在钱场上，不为钱财所迷眼，保持初心，才能拥有泰然自若的定力。
利益面前，你对金钱的态度，就是你做人的态度。
见利忘义，往往会因小失大。
金钱于我们而言，心定，那便是自由；心动，那便是枷锁。
取之有道，用得其所，才是真正的聪明人。

有一句话说：
“中年以前的人生是加法，充满希望；中年以后的人生是减法，不断沉淀。”
的确，年少时向外走，中年时向内求。

人生过半，我们虽然未经唐僧的八十一难，但依然要在世间百态中寻找生命的意义。
有些坎，难走，但迈过去就是柳暗花明；
有些人，难忘，但放下心才能找到归处；
有些事，难做，但面对才能摆脱烦忧。
来日方长，看淡人生起落，不显不露，最是难得。

愿你我都能容错，克制，心定，在充满变数的日子里找到属于自己的那束光。

小时候，喜欢悟空的正直勇敢； 成年后，欣赏八戒的玲珑可爱； 工作后，佩服沙僧的任劳任怨； 直至人到中年，才终于醒悟，原来自己也是那个肉体凡胎的唐僧。

使用 Apache FOP 2.3 + docbook-xsl-ns-1.79.1 转换 Docbook 5.1 格式的 XML 文档成 PDF/RTF 文件

使用 Apache FOP 2.3 + docbook-xsl-ns-1.79.1 转换 Docbook 5.1 格式的 XML 文档成 PDF/RTF 文件

使用 Docbook 编写折桂打印平台系统、折桂上传平台系统的产品文档，原因基于如下两点:

第一，文档的不同章节，可使用不同的 .xml 文件，由不同人员分别撰写，图片文件在XML文章中用相对目录方式指定，最后用一个 DOS 命令即可组装生成大 PDF 文件。
第二，文章内容分散在 .xml 文件中，解决 SVN 可跟踪各次修改的内容。
第三，各章节的格式，使用一个 .xsl 文件，即可统一文档风格。章节编号在组装时自动生成(这个功能貌似 word 也有，只是不同大章节里的小章节顺序号有时错误需要人工调整)。

大的 Word 文件难改，痛点大家都知道:

在大文件里改几行字，打开慢、保存慢；

如果要保留修改前的备份，文件也很大。

 

Docbook 格式的文档，使用 XML 格式，各个 XML node 的名字也很语义化，基本上看上去就懂。几个主要 XML node 从大到小为:

book(书), chapter(章), section(节), para (段落) 。

section(节)可以有多个层次，比如 sect1, sect2, sect3, sect4,sect5 。

环境搭建:
a. 下载 docbook 转换所用样式 xsl:
https://sourceforge.net/projects/docbook/files/docbook-xsl-ns/1.79.1/ 里的文件: docbook-xsl-ns-1.79.1.zip

b. 解压缩 docbook-xsl-ns-1.79.1.zip 到 c:\my_apps\docbook-xsl-ns-1.79.1 ，目录结构为:
C:\my_apps\docbook-xsl-ns-1.79.1\README
C:\my_apps\docbook-xsl-ns-1.79.1\fo\docbook.xsl
…

c. 下载 docbook 转换所用工具 Apache FOP:
https://xmlgraphics.apache.org/fop/download.html 里的 fop-2.3-bin.tar.gz 或 fop-2.3-bin.zip

d. 解压缩 fop-2.3-bin.tar.gz 到 c:\my_apps\fop-2.3 ，目录结构为:
C:\my_apps\fop-2.3\README
c:\my_apps\fop-2.3\fop\fop.bat

…

将 c:\my_apps\fop-2.3\fop\ 设置到 windows path 路径中(控制面板\系统和安全\系统, 高级系统设置, 高级，环境变量，系统变量，path, )，后续可方便使用：C:\my_apps\fop-2.3\fop\fop.bat

e. 如果 C: 盘空间不足，可将上述文件放在 D:\my_apps，然后开一个管理员权限的 DOS 窗口，进行映射目录:
mklink /d c:\my_apps D:\my_apps

f. 下载并安装 Java 运行支持库(JRE, 或 JDK).
Apache FOP 运行需要 Java.

g.  在某个文件目录，比如 C:\projects\zhegui_print_upload\050-Deploy-docs，新建 xlst 文件 installation-zg_prt_uld-book.xsl，引用已有的 docbook.xsl，并加上一些定制化参数，比如中英文使用不同的字体。
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使用 Apache FOP 2.3 + docbook-xsl-ns-1.79.1 转换 Docbook 5.1 格式的 XML 文档成 PDF/RTF 文件
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