Термопары, Небходимая разрядность АЦП Опции

[viael]

Подскажите какой разрядности АЦП необхожимо применить для измерения температур термопарами ХК,ХА с точностью +-1С в диапазоне 0..1000С.В смысле учитывая погрешности АЦП в младших разрядах(и другие погрешности, нелинейности...).Достаточно ли будет 10бит АЦП в микроконтроллере если применить передискретизацию до 12-14бит или необходим внешний АЦП?

[upc2]

К выбору АЦП для термопары надо подходить осторожно.Сигма-Дельта удачный выбор.
Высокая разрядность преобразования,всякие фильтры,возможность калибровки перед
измерением, но они не подходят для термопар напрямую.В них отсутствуют средства
компенсации холодного спая.Ошибка в определении величины холодного спая может
свести на нет все измерения.Основная масса этих АЦП измеряет в 2х диапазонах.
0-19.5 mv и 0-2.5 В. Для 16 разрядного АЦП имеем.
19.5/65535=0.3 mkV , но это всего 300С для данного случая.Этот диапазон используют для
тензодатчиков.Их напряжение в этом интервале.
2.5/65535 = 38 mkV результат хуже. Это для 1000С в нашем случае.

Поэтому фмрма AD разработала специальные микросхемы для термопар-AD956,AD957 и др.

Мне кажется лучше всего вообще использовать специальные микросхемы с преобразователем
4..20mA , которые можно встроить прямо в термопару.

[vvs157]

....В них отсутствуют средства
компенсации холодного спая.Ошибка в определении величины холодного спая может
свести на нет все измерения

Холодный спай легко компенсируется включением AD592. Схема - рис. 11 из http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_S...0329AD592_a.pdf

[viael]

Из всего сказанного получается:
1.Для получения разрешения 1С в диапазоне 0..1000С нужно 10бит(в идеале)
2.Так как идеала не бывает берем минимум 16 бит дельта-сигма со встроенным фильтром на 50Гц.
3.Перед АЦП ставим инструментальный усилитель с Ку=Vref / Uтермопары мах;

По программной реализации:
1.Измеряем напряжение на термопаре Uтп;
2.Измеряем температуру холодного спая(учитывается програмно) Тхс ;
3.По Тхс определяем термоэдс холодного спая Uхс;
4.Находим разницу Uт=Uтп-Uхс;
5.Из Uт табличным методом или через полином определяем температуру.

Если чтото не так прошу меня поправить.

И еще вопросы по аппаратной реализации:
1.Обязательно ли использовать термокомпенсационные провода(если да то какие для конкретных типов термопар).
2.Если используются термокомпенсационные провода то холодный спай будет в точке подключения проводов к колодке измерителя, а если обычные провода то в точке соединения проводов и термопары?

P.S.Если я задаю слишком тупые вопросы просьба не пинать ногами, просто сталкиваюсь с этим впервые.

[lks]

P.S.Если я задаю слишком тупые вопросы просьба не пинать ногами, просто сталкиваюсь с этим впервые.

Не могу понять, вопрос в чем заключается?
По применению АЦП можно пойти почитать на русском www.analog.com.ru - консультационный центр, там есть статьи на тему применения и т.д. Если используется не AD, то это не меняет принципы работы.
Да и термопары сейчас никто уж не применяет - платиновых термодатчиков до 1000 С полно на каждом углу продают (если память не изменяет даже китайцы по доллару за штуку такие продают)
Там не нужна кстати термокомпенсация холодного спая.

[vvs157]

Да и термопары сейчас никто уж не применяет - платиновых термодатчиков до 1000 С полно на каждом углу продают (если память не изменяет даже китайцы по доллару за штуку такие продают)

Термопары как применялись, так и применяются в технологическом оборудовании, особенно работающим на воздухе при t>1000 C. Чем Вы будете выводить термометр сопротивления? Медью? - сгорит. Нихромом - сопротивление большое.
Pt термометры сопротивления на высокие температуры не такие уж дешевые.

[lks]

Нихромом - сопротивление большое.
Pt термометры сопротивления на высокие температуры не такие уж дешевые.

А если по 4 проводной схеме?
А вот гдето попадались по 1 доллару - дорого? (Ну так ведь на порядок точность можно сделать выше).
Зачем к термопаре тогда АЦП нужно - если там в принципе точность выше не бывает 0.5%
Ставите микросхему с токовым выходом (все как обычно) и все дела.

[vvs157]

Нихромом - сопротивление большое.
Pt термометры сопротивления на высокие температуры не такие уж дешевые.

А если по 4 проводной схеме?
А вот гдето попадались по 1 доллару - дорого? (Ну так ведь на порядок точность можно сделать выше).
Зачем к термопаре тогда АЦП нужно - если там в принципе точность выше не бывает 0.5%
Ставите микросхему с токовым выходом (все как обычно) и все дела.

На платиновых (Pt - Pt+Rh) градус на 1000 (т.е 0.1%) получается без проблем, разрешающая способность - еще выше. Проблема только в калибровке и в загрязнении спая, если среда не абсолюно нейтральная.

На 1000 С сделать нормальный переход с Pt на другой металл не тривиальная задача. С другой стороны, раз термометр дешевый - значит платины там очень мало, а раз так - то при высоких температурах будет проблема временнОй стабильности такого датчика

Сообщение отредактировал vvs157 - Aug 12 2006, 17:59

[lks]

[На 1000 С сделать нормальный переход с Pt на другой металл не тривиальная задача. С другой стороны, раз термометр дешевый - значит платины там очень мало, а раз так - то при высоких температурах будет проблема временнОй стабильности такого датчика

Хорошо, если проблема в этом и весщ не серийная, то умные люди берут керамический нагреватель для паяльника - там вольфрамовый слой внутри (по толстопленочной технологии) - говорят, что неплохо все работате до 1000 и выше - только придется индивилуально калибровать каждый датчик. Если микроконтроллер используется, то не проблема?

Сообщение отредактировал lks - Aug 13 2006, 07:08

[vvs157]

Хорошо, если проблема в этом и весщ не серийная, то умные люди берут керамический нагреватель для паяльника - там вольфрамовый слой внутри (по толстопленочной технологии) - говорят, что неплохо все работате до 1000 и выше - только придется индивилуально калибровать каждый датчик. Если микроконтроллер используется, то не проблема?

Впрос в массовости, цене, аттестованности итп. Конечно можно сделать датчик температуры из подручных материалов, если это "для себя". Если это серия - то черевато, тем, что не известно как это все будет жить через год и более. Калибровка самопального датчика с точностью 1 С от комнаты до 1000 С не делается "на коленке" - где и чем калибровать. Камера не должна иметь градиентов >0.5 С по темпреатуре в пределах рабочей зоны во всем интервале температур. Не вопрос, если у Вас на работе есть необходимое для этого оборудоывание. А если нет - то те, кто это делает за деньги за калибровку вашего датчика запросят столько, что у вас сразу пропадет всякое желание что либо у них калибровать.
Типовые решения хороши в первую очередь своей абсолютной предсказуемостью. По использованию термопар накоплен огромный опыт применения, что во многох случаях является определяющим, несмотря на очевидные минусы по сравнению с скажем Pt термометрами.