Измерение температуры, Металлический объект контроля, вода кругом Опции

[koluna]

Здравствуйте!

Посоветуйте, пожалуйста, датчик температуры и схему обработки к нему (если необходимо).
Если не с цифровым выходом, так с аналоговым выходом (терморезисторы).

Необходимо измерить температуру крупного металлического объекта.
Условия эксплуатации прибора и датчика следующие.
Прокатный стан. Поверхность достаточно ровная (подушка с подшипником).
Температура приблизительно +20...+85 гр. Ц.
Смазывающая охлаждающая жидкость (СОЖ): горячая вода, масло, химия...
Вибрации.
Точности в 1-2 гр. Ц., думаю, хватит.

Т. е., основные задачи следующие:
1. Обеспечение герметичности датчика.
2. Обеспечение хорошего теплового контакта между датчиком и объектом измерения.
3. Минимальное энергопотребление.

Датчик предполагается сделать выносным, т. е., соединяться с прибором будет кабелем длиной 10-20 см. Можно поместить в какой-либо корпус небольшой, залить компаундом и т. п...

Предыдущий вариант делался на TMP03 (корпус TO-92). Плоской частью корпуса - к объекту измерения. Залит эпоксидкой.
Только скорость реакции низкая, да и точность оставляет желать лучшего при такой конструкции.
Вот, желаемо теперь улучшить.
Пересмотрел много вариантов в корпусах SOIC, TO-92, SOT и т. п., но у всех преимущественная теплоперадача - через выводы, а мне нужно мерить температуру металлического объекта...
Смотрю в сторону термосопротивлений. Только вот, электроники бы поменьше (габарты ограничены) да потребление поменьше (питание от батарей).

Спасибо заранее!

[koluna]

По поводу термисторов...
Что-то я уже сомневаюсь в их точности...
Дело даже не в предполагаемом индивидуальном подходе к каждому из датчиков, а просто в точности...
Ссылку посмотрел. PTC. Интересно. Понятно, вроде.
Но в других местах читал, что в таком диапазоне точность термисторов почти на порядок хуже, чем мне нужно и рисунок 2 на странице 3 даташита на KTY84 это подтверждает, если я не ошибаюсь
И что?
NTC. У них, как я понял, точность лучше гораздо... но...
Склоняюсь опять к использованию платиновых RTD...
Блин, ну только вот куча операционников и цена всётаки смущают немного

Вобщем, не знаю, что выбрать. Всего так много
Еще раз, критерии (не в порядке важности).
1. Диапазон измеряемых температур приблизительно +20...+85 гр. Ц.
2. Минимальное энергопотребление (можно, конечно ключиком коммутировать питание).
3. Минимальные габариты.
4. Не очень высокая стоимость.
5. Наименьшая постоянная времени датчика.
6. Герметичность конструкции.
7. Обеспечение наилучшей теплопроводности между объектом контроля и датчиком.
8. Стойкость к вибрациям.
9. Точность 1-2 гр. Ц.
10. Меньше возни.

Датчик вместе с электроникой для него можно поместить в одном маааленьком корпусочке из которого идёт по кабелю уже усиленный сигнал на АЦП.

Ну вот как-то так. Сумбурно, конечно, но написал как смог

[Пушкарев Михаил]

Задача элементарно решается применением кремниевых резистивных датчиков датчиков температуры с простейшей линеаризацией дополнительным резистором и индивидуальной калибровкой каждого датчика.

[koluna]

Задача элементарно решается применением кремниевых резистивных датчиков датчиков температуры с простейшей линеаризацией дополнительным резистором и индивидуальной калибровкой каждого датчика.

Поподробнее, пожалуйста
Т. е., берём NTC термистор. Параллелим его обычным резистором (допустим, как в ДШ MICROCHIP).
Далее калибруем.
Т. е., линейность нас не должна пугать - устраняем её с помощью ЭВМ.
Так?

Но я пока до сих пор не прояснил для себя насколько хорошо проводят тепло корпуса термисторов эпоксидные, стекляные, которые имеют не особо плотный контакт с поверхностью объекта контроля. Т. е., эти корпуса надо будет заливать, допустим, НОМАКОНом, для обеспечения герметизации и наилучшей теплопроводности?

[Пушкарев Михаил]

После линеаризации характеристики терморезистора в Вашем диапазоне температур погрешность, вызванная нелинейностью характеристики и так будет много меньше требуемой Вами погрешности, так что ее не потребуется и править. Давно могли б и подсчитать. А речь шла не о термисторах, а о датчиках KT, KTY от Infineon и Philips. Используемая в их производстве технология гарантирует один из важнейших показателей - долговременную стабильность. По поводу быстродействия датчика - неужели подшипники перегреваются мгновенно? Размещать датчик безусловно предпочтительнее не на поверхности, а в глухом отверстии. Лучший контакт с контролируемым объектом, проще закрепление.

[koluna]

После линеаризации характеристики терморезистора в Вашем диапазоне температур погрешность, вызванная нелинейностью характеристики и так будет много меньше требуемой Вами погрешности, так что ее не потребуется и править. Давно могли б и подсчитать. А речь шла не о термисторах, а о датчиках KT, KTY от Infineon и Philips.

Так а что это?
Этоже PTC термисторы?!
Что-то я не понимаю.
Смотрим точность.
Там более 1 гр. Ц. при 25 гр. Ц.
Далее - растёт ошибка...
И во всём моём диапазоне...
Смотрим зависимости Maximum expected temperature error.
Может, я не понимаю, что даёт нам линеаризация...
Если не сложно - объясните, пожалуйста!

Используемая в их производстве технология гарантирует один из важнейших показателей - долговременную стабильность. По поводу быстродействия датчика - неужели подшипники перегреваются мгновенно? Размещать датчик безусловно предпочтительнее не на поверхности, а в глухом отверстии. Лучший контакт с контролируемым объектом, проще закрепление.

Подшипники нагреваются не мнговенно, но очень быстро. К тому же, пока тепло дойдёт через металл до датчиков, может пройти много времени... Сделать глухое отверстие - нет возможности. Требование заказчика - измерение температуры поверхности. И только. Да, это менее точно, более проблематично. Но так требуют...

[Пушкарев Михаил]

Подшипники нагреваются не мнговенно, но очень быстро. К тому же, пока тепло дойдёт через металл до датчиков, может пройти много времени... Сделать глухое отверстие - нет возможности. Требование заказчика - измерение температуры поверхности. И только. Да, это менее точно, более проблематично. Но так требуют...

В своих сообщениях Вы сами себе противоречите. "...пока тепло дойдет до датчиков...". Следовательно, постоянная времени объекта измерения существенно больше постоянной времени датчика, которой можно будет пренебречь. Когда я писал про датчики KTY, то предполагал, что предусматривается какая-то схема в месте размещения датчика, преобразующая изменение сопротивления в выходной сигнал напряжения, а лучше тока, ведь наверняка информацию требуется передать на порядочное расстояние, и предусматривается калибровка датчика. Если калибровка нежелательна, то, конечно, выход только в использовании датчиков (чувствительных элементов) с минимальной погрешностью, а это платиновые термометры сопротивления и некоторые полупроводниковые датчики.
Стоит учесть, что все пластмассовые корпуса влагопроницаемы, и непосредственное закрепление такого датчика в месте измерения с агрессивной средой приведет к короткому сроку его службы и непредсказуемым изменениям характеристик, которые, вероятно, будеи невозможно отследить.

[koluna]

В своих сообщениях Вы сами себе противоречите. "...пока тепло дойдет до датчиков...". Следовательно, постоянная времени объекта измерения существенно больше постоянной времени датчика, которой можно будет пренебречь.

Вобщем да. Я согласен. Но это устройство достаточно универсальное, может использоваться и в другом месте, где действительно нужна маленькая постоянная времени... К тому же заказчики в измерении температуры понимают гораздо меньше моего, а датчики будут проверять тыканьем в них пальцем и дыша на них. И если увидят, что температура не меняется, то будут задавать вопросы

Когда я писал про датчики KTY, то предполагал, что предусматривается какая-то схема в месте размещения датчика, преобразующая изменение сопротивления в выходной сигнал напряжения, а лучше тока, ведь наверняка информацию требуется передать на порядочное расстояние,

Ранее датчик температуры был встроен в корпус прибора. Сейчас хочу сделать датчик выносным для упрощения конструкции и большей функциональности. Но расстояние между датчиком и корпусом прибора ожидается 10-20 см. Не более.
Как я писал ранее, электронику можно разместить вместе с датчиком в маленьком герметичном корпусе и осуществлять крепление сборки на объект контроля (прижим с помощью магнитов в моём случае).
Главное, чтобы электроника не вносила существенную погрешность в моём рабочем температурном диапазоне (+20...+85 гр. Ц.).

и предусматривается калибровка датчика. Если калибровка нежелательна, то, конечно, выход только в использовании датчиков (чувствительных элементов) с минимальной погрешностью, а это платиновые термометры сопротивления и некоторые полупроводниковые датчики.

Калибровку произвести можно. Кстати, RTD не калибруются? А под полупроводниковыми какие понимаются?

Стоит учесть, что все пластмассовые корпуса влагопроницаемы, и непосредственное закрепление такого датчика в месте измерения с агрессивной средой приведет к короткому сроку его службы и непредсказуемым изменениям характеристик, которые, вероятно, будеи невозможно отследить.

Уэто учтём на будущее. Спасибо!


По поводу KTY.
Я ошибался. Это кремниевые датчики температуры, а не PTC термисторы... Виноват

Спасибо Пушкарёву Михаилу за статью а akl за ссылку!

[tazik]

К тому же заказчики в измерении температуры понимают гораздо меньше моего, а датчики будут проверять тыканьем в них пальцем и дыша на них. И если увидят, что температура не меняется, то будут задавать вопросы

Прям дети какие-то - пальцем тыкать

Должна быть программа испытаний в соответствии с техзаданием. Что-то Вы совсем заказчика избаловали