Терморезистор + АTmega8 = измеритель температуры [-70...+500] С, как правильно подключить ? Опции

[Demeny]

Есть платиновый терморезистор с рабочим температурным диапазоном -70 ... +500 С. Формула изменения сопротивления от температуры известна из документации на него
R = R0*(1 + A*t - B*t*t),
где A,B - известные коэффициенты, t - температура в Цельсиях, R0 - соответственно сопротивление терморезистора при 0 С. Коэффициенты A и B таковы, что при температуре 400 С сопротивление увеличивается в 2,5 раза.
У меня R0 = 1000 Ом. Хочу подключить его на вход 10 битного АЦП, встроенного в ATmega8. На сегодняшний день пока сделал очень просто - делитель питающего напряжения 1КОм + 1КОм, центральная точка на вход АЦП, в качестве верхнего (к +5В) резистора использован собственно сам терморезистор. Vref выбран внутренний (2,56 В). При этом 0С соответствует 2,5 В, а 400 С 1,43 В.
Т. о. используется только небольшая часть всего диапазона АЦП.
Как подключить терморезистор с максимальным соответствием шкале АЦП, чтобы интервал 0-400 С захватывал максимум размаха АЦП ? Вероятно, есть какие-то стандартные схемы для этого.
Кроме того, в моей схеме используется измерительный ток через терморезистор порядка 2,5 мА, а из документации следует, что измерительный ток должен составлять порядка 0,3 мА, иначе существенную погрешность вносит тепло, выделяемое самим измерительным током.
Но если я сделаю ток около 0,3 мА - изменение напряжения на входе АЦП станет и вовсе маленьким, и шкала измерения ещё более сузится...
Какую же схему использовать ? Может, поставить усилитель на операционнике ?

[slabnoff]

Угу, а еще не забудьте про ТКС кабеля, и электрохимическую термо ЭДС, которая неминуемо возникнет из-за такой разности температур, точек спайки. Всетаки идеал, четырехпроводная схема, пусть даже без опорного резистора: т.е через сенсор сливать фиксированный ток(от источника тока), и мерять напряжение на терморезисторе. Если поставить нормальный операционник(большое входное сопростивление), можно для низкой разрешающей способности, которая вас устраивает(ацп меги)получить терпимую(на вкус и цвет, как говорится...) погрешность измерений.

В идеале нужен двухканальный ацп, сливать ток через последовательно соединенные термистор и опорный резистор, и мерять на каждом напряжение, и брать в качестве результатов измерений их отношение. Тогда можно скомпенсировать еще и некоторое болтание опорного источника тока. Только одно но, опорный резистор должен иметь низкий ТКС. Делали такое на ADS1240, получили очень хорошие результаты. Самый лучший вариант, конкретно для платинового термистора, сделать омметр, калибровать его по опорному сопротивлению, далее уже во внутреннем ПО забить характеристику вашей платины. Насколько я помню, по госту есть несколько типов термисторов платиновых, и каждый имеет некоторые отличия в характеристиках.

Нет смысла учитывать пренебрежимо малые величины... Вы еще предложите учесть тепловые шумы, шумы предусилителя и т.д.. Не надо преумножать сущее сверх необходимости. Автору нужно по-мерять плюс-минус лапоть, даже без расчетов видно, что погрешность где-то в районе 5...10 градусов. Я понимаю измерение градиента температур, когда надо вылизывать и учитывать все, искать специально калиброванные датчики температур не отличающиеся по характеристикам более чем на 0.005 градуса, выбирать максимально малошумящие операционнки для усилителя, а тут...

Можно использовать не двухканальный АЦП, а взять дельту-сигму с дифференциальной опорой и в качестве опоры использовать падение напряжения на образцовом резисторе, включенном последовательно с измеряемым, питать напряжением, главное не шумным, не обязательно особо стабильным (ну по сути та же идея что из двухканальным АЦП). Преимущество в скорости опроса и том, что нет разновременного измерения опоры и датчика, что не хорошо с точки зрения помех. Кроме того можно поробовать импульсное питание датчика - тогда можно давать допустим ток в 4 мА на время измерения, а потом в 9 раз большее время ждать - средний ток будет порядка 0.4 мА и перегрева практически не будет.

Насчет характеристик. У автора иностранный датчик. Наши ГОСТы здесь не особо катят, хотя разница небольшая. Ну и кроме того разные типы ТСПшек в наших ГОСТах по сути отличаются только номиналами (можно смело забить одну таблицу в свои программы и масштабировать ее под номинал 50/100/500 Ом). Устаревшие госты не берем в расчет (новый и старый гост чуть отличаются в таблицах, но с такой точностью, на сколько отличие, никто и не меряет). Ну и если Вы вспомнили ГОСТы, то там используется название "термометр сопротивления платиновый", а не термистор.

[shasik]

Насчет характеристик. У автора иностранный датчик. Наши ГОСТы здесь не особо катят, хотя разница небольшая. Ну и кроме того разные типы ТСПшек в наших ГОСТах по сути отличаются только номиналами (можно смело забить одну таблицу в свои программы и масштабировать ее под номинал 50/100/500 Ом).

Вопрос: почему платиновый терморезистор, если платины в нем нет ни грамма, а? Нет разницы русский или иностранный. Платина (точнее ее параметры) и в Африке, и у нас одинаковые. Есть такое понятие - НСХ, слыхали? Не знаю как у вас, но у нас - у белорусов, новые ГОСТ'ы на платиновые терморезисторы представляют собой очень хорошую (почти дословную) копию няруских стандартов. Пользоваться одной таблицей не получится - нужно по крайней мере две для RTD с W100= 1,385 и W100=1,389 (последнее значение точно не помню)

Ксати, небольшое дополнение по поводу полинома в самом первом сообщении. Если диапазон измерения -70 - +500, как написано, то для отрицательных температур полином будет немного другой - появиться еще один член.

Говоря, про простые и не очень точные схемы измерения сопротивления, давайте вспомним про мостовую схемы. Если мост сбалансирован скажем при 0 С, то исчезает постоянная ненужная составляющая сигнала. Это к в вопросу об более рациональном использовании шкалы АЦП. При определенных условиях можно даже обойтись без внешнего усиления...

Был бы другой диапазон температур при такой точности измерения можно было бы вообще использовать нечто вроде DS1820/DS1821 от Dallas'а

Сообщение отредактировал shasik - Oct 21 2006, 01:42

[Archivarius]

Ксати, небольшое дополнение по поводу полинома в самом первом сообщении. Если диапазон измерения -70 - +500, как написано, то для отрицательных температур полином будет немного другой - появиться еще один член.

Вроде разговор начинался о "нагревательном элеменете"!!! Откуда взялась отрицательная температура ?

[Demeny]

Ксати, небольшое дополнение по поводу полинома в самом первом сообщении. Если диапазон измерения -70 - +500, как написано, то для отрицательных температур полином будет немного другой - появиться еще один член.

Да, согласно документации на терморезистор, для отрицательных температур полином действительно другой. Я не стал его приводить именно из-за того, что

Вроде разговор начинался о "нагревательном элеменете"!!!

и чтобы не загромождать топик не относящейся к делу информацией.