Измерение температуры жидкости, Датчики и схемы Опции

[Stepanich]

Здравствуйте.

Требуется осуществлять измерение температуры воды в диапазоне от 20 до 100 С с разрешением 0,05 градусов (пятьдесят милиградусов). Время отклика не имеет значения.
Удалённость датчика от вычислителя 1…3 метра.

На данный момент предполагаю использовать цифровой датчик DS1624S, у которого разрешение 0,03 градуса на бит. Конструктивно предполагаю разместить его на маленькой плате без стабилизатора напряжения (питание стабилизированным напряжением будет производится от вычислителя) и залить всю плату смолой или СИЛЭКом, после чего станет возможно погружать эту конструкцию в воду. Понимаю, что этот вариант наименее «профессиональный», но я рассчитываю выиграть в точности и линейности по сравнению с аналоговыми датчиками.

Как вариант предполагаю использовать аналоговый датчик (RTD) с применением трёх- или четырехпроходной схемы.

У Honeywell трёх- или четырехпроходных датчиков я не нашёл.

Собственно вопрос: какие производители выпускают данные датчики, удовлетворяющие требуемым характеристикам?
Подскажите, где можно найти практические схемы на основе ОУ для снятия данных с датчиков температуры (включая и двухпроводную схему)?

Спасибо. Всего хорошего.

[Stepanich]

Товарищи, помогите, пожалуйста, разобраться с концепцией построения системы измерения температуры.
За три дня поиска ответа на свои вопросы лишь запутался ещё больше.

Итак, как я понял, наилучшая концепция построения точной измерительной системы для термопреобразователей — ратиометрическая.

Вот схема, предложенная AD в описании на свой АЦП AD7714:


Вот схемы, взятые с «Сахары» (http://www.caxapa.ru/sch/):




Вот схема, предложенная тов. akl:


1. Итак, почему в первой схеме для возбуждения датчика используется источник тока, тогда как в остальных — источник напряжения?
Ведь только с использованием источника тока мы можем поддерживать неизменный ток через датчик (не более 1 мА).

2. (постыдный вопрос). Каков «механизм» работы АЦП в ратиометрическом включении?
Хотелось бы понять это на примере второй схемы:
Как я понимаю, напряжение между входами VREFP и VREFN составляет:
Uref = Urefp – Urefp * (Rrtd + 3300) / (1000 + Rrtd + 3300).
Для 0 градусов имеем: Uref0 = 3,3 – 3,3 * (100 + 3300) / (1000 + 100 + 3300) = 0,75 В.
Для 100 градусов имеем: Uref100 = 3,3 – 3,3 * (139 + 3300) / (1000 + 139 + 3300) = 0,7434 В.
Как видно, напряжение на опорных входах тоже зависит от температуры.

Почему это допустимо?

Напряжение между дифференциальными входами:
Uain = Uainn – Uainp = Vrefp * Rrtd / (1000 + 3300 + Rrtd) – 0.
Для 0 градусов имеем: Uain0 = 3,3 * 100 / (1000 + 3300 + 100) = 0,075 В.
Для 100 градусов имеем: Uain100 = 3,3 * 139 / (1000 + 3300 + 139) = 0,103 В.

Ток через датчик:
Irtd = Urefp / (Rrtd + 3300 + 1000)
Для 0 градусов имеем: Irtd0 = 3,3 / (100 + 3300 + 1000) = 750 мкА.
Для 100 градусов имеем: Irtd100 = 3,3 / (139 + 3300 + 1000) = 743,4 мкА.
(К счастью, ток не вышел за пределы 1 мА).

В данном случае в АПЦ происходит вычисление результата как: N = Uref / Uain. Так ли это?
Нужно ли использовать внутренний усилитель?
Каков режим работы АЦП: дифференциальный / псевдодифференциальный, биполярный / униполярный?

3. Где нужно использовать прецизионные резисторы? Подобный резистор используется только в схеме, предложенной akl (по крайней мере, это явно указано).

4. По какой формуле должно производится КОНЕЧНОЕ вычисление температуры (уравнение я приводил в предыдущих постах) С УЧЁТОМ коэффициента бета (–5,775*е–7)?

Очень надеюсь на Вашу помощь. Спасибо.