Точное и быстрое измерение температуры Опции

[BarsMonster]

Продолжу задавать сложные вопросы :-)
Всегда хотел часы у который градусы измеряются точно и быстро - на стене висят CASIO - 1 знак после запятой и лаг в 30 минут :-)

Хочу измерить температуру - _2 точных_ знака после запятой, диапазон -40 +60.
Нужны быстрая реакция на изменение температуры (радиатор из фольги на термодатчике, датчик не касается корпуса и висит на тоооненьких проводочках - это по идее должно помочь...), может получится сделать программную экстраполяцию изменения температуры - тут точность базовых данных особенно нужна.

Пока все что я видел - дает 0-1 знак после запятой. Подскажите, как получить 2. Цифровые датчики/аналоговые с АЦП.
Работать будет все с AtMega-ой.

[GetSmart]

Вопрошающий просто не понимает чего захотел. Ему вроде уже объяснили, что на точность выше 0,1 не стоит расчитывать, но иметь при этом разрешение 0,01 никто не запрещал и более того это производит "неизгладимые" впечатления на окружающих

Забыл ещё сказать. Разрешение 0,01 было в диапазоне -273..+700 цельсия

На самом деле это на эквивалентном сопротивлении датчика. Про долговременную стабильность датчиков на подобных температурах не обязательно указывать.

И ещё, разрешение 0,01 было без каких-либо алгоритмов фильтрации. Просто за одно измерение. А вот если ещё и программный фильтр забацать, то наверняка и до 0,001 можно дойти.

[BarsMonster]

Вопрошающий просто не понимает чего захотел. Ему вроде уже объяснили, что на точность выше 0,1 не стоит расчитывать, но иметь при этом разрешение 0,01 никто не запрещал и более того это производит "неизгладимые" впечатления на окружающих

Да, согласен, абсолютная точность 0.1 вполне устроит (но с калибровкой по трем точкам уверен можно и лучше, понятно что по двум точкам платиновый терморезистор будет врать местами до 0.2-0.4C), при разрешающей способности 0.01 для неизгладимого впечатления (а может и 0.001 тогда сразу делать :-D).

Калибровка - по кипящей/замерзающей дистиллированной воде с поправкой на атмосферное давление в точке измерения.
Третья точка - возможно замерзающий глицерин (18С), для коррекции нелинейности по всему диапазону.
Коррекция нелинейности - цифровая внутри МК.

Сообщение отредактировал BarsMonster - Jun 3 2010, 19:14

[vvs157]

Калибровка - по кипящей/замерзающей дистиллированной воде с поправкой на атмосферное давление в точке измерения.

По-моему Вы никогда прецизионной термометрией даже близко не занимались, раз считаете, что это так просто.

Я то хочу экстраполировать данные с датчика, чтобы получить быструю реакцию на температуру,

Быструю реакцию на температуру воздуха вы получите только на микропроводе. А флуктуации температуры на уровне ваших сотых Вы как собрались эстраполировать? Идея с повышением быстродействия термометра путем некой экстраполяции неверна в принципе.
Если Вы хотите потратив достаточно много времени и денег и в конце концов убедиться в бессмысленности затеи - флаг Вам в руки.

[BarsMonster]

По-моему Вы никогда прецизионной термометрией даже близко не занимались, раз считаете, что это так просто.

Быструю реакцию на температуру воздуха вы получите только на микропроводе. А флуктуации температуры на уровне ваших сотых Вы как собрались эстраполировать? Идея с повышением быстродействия термометра путем некой экстраполяции неверна в принципе.
Если Вы хотите потратив достаточно много времени и денег и в конце концов убедиться в бессмысленности затеи - флаг Вам в руки.

Естественно, я никогда не занимался прецизионной термометрией. Расскажите, почему я не могу использовать это для эталона, какие могут быть проблемы, и как их можно обойти?

Флуктуации температуры на уровне сотых экстраполировать не выйдет, а вот если температура воздуха вдруг стала на 5 градусов выше, я смогу увидеть сам процесс нагрева датчика, и приблизительно получить оценку конечной температуры, которая будет с каждым измерением все точнее.

Нашел таки таблицу коррекции для платиновых датчиков, по 3-м точкам калибровать не придется, остаются только 0 и 100С.
Писал это, и вспомнил что забыл глицерин в морозильнике для теста. Тут полный провал - оказалось чистый глицерин и при -10 плохо замерзает из-за вязкости... :-)

Микропровод - это хорошо, но непонятно где брать, и как я уже писал выше - с платиновым проводом вообще все грустно похоже.

А вентилятор на каких-нибуть 120-240 RPM не поможет ли ускорению результатов измерений (при околонулевом уровне шума)?

Сообщение отредактировал BarsMonster - Jun 3 2010, 21:36

[vvs157]

Естественно, я никогда не занимался прецизионной термометрией. Расскажите, почему я не могу использовать это для эталона, какие могут быть проблемы, и как их можно обойти?

Калибровка с такой точностью - это отдельная наука. Как замерзание, так и кипение - это фазовые переходы первого рода и никто Вам не гарантирует, что они начнуться именно с заданной температуры. Прогуглите "переохлажденная жидкость" и поймете, с чем Вы собираетесь так легко справиться.

Флуктуации температуры на уровне сотых экстраполировать не выйдет, а вот если температура
воздуха вдруг стала на 5 градусов выше, я смогу увидеть сам процесс нагрева датчика, и приблизительно получить оценку конечной температуры, которая будет с каждым измерением все точнее.

Если вы заранее знаете, что температура увеличилась именно скачком, - то конечно. А откуда такие знания? А может у вас идет нагрев по экспоненте?

А вентилятор на каких-нибуть 120-240 RPM не поможет ли ускорению результатов измерений (при околонулевом уровне шума)?

Ну в этом случае Вы вообще непонятно, что будете измерять. Среднюю температуру в неком объеме комнаты?
Поймите, наконец, то, что Вы затеяли - абсурд полный.

[BarsMonster]

Поймите, наконец, то, что Вы затеяли - абсурд полный.

Может быть, но задача приложить максимум усилий к измерению комнатной температуры остается.
Планируется использовать это:

Многоканальные АЦП 16/24 бит AD7714/AD7708BRZ с ИОН AD780 (понятно что на 24 бит результата рассчитывать не приходится)
Датчики температуры - Honeywell 700-102AAC-B00, провода короткие и толстые, так что подключение простейшее, 2-х проводное.
АЦП, ИОН, стабилизатор питания, кварц - в термостате на 35C
Цифровая коррекция нелинейности через уравнение Каллендара-Ван Дьюзена
Калибруем по 2-м точкам как получится со вполне ожидаемой погрешностью, будет возможность найти место с более точными эталонами - можно будет сделать лучше.

Я так полагаю, не выходя далеко выше 50$ получить лучше не получится (точность +-0.5C при домашней калибровке, дискретность/линейность 0.01C)?

Может есть какие-то хитрости получить в домашних условиях эталоны температуры по-точнее?
Про переохлажденную воду понятно, измерять нужно я полагаю когда 75% уже замерзло - там точно переохлажденной воды быть не должно...

Сообщение отредактировал BarsMonster - Jun 4 2010, 20:32

[Microwatt]

Может быть, но задача приложить максимум усилий к измерению комнатной температуры остается.
Планируется использовать это:
.......
Цифровая коррекция нелинейности через уравнение Каллендара-Ван Дьюзена

Все "это" теоретически можно заменить шестимерной наногравицапой.
Но все равно ни комнатный термометр, ни даже кривая табуретка не получится.
Вы не за свое ремесло беретесь. Приборы создают инженеры, а не эмбеддеры.
Займитесь пузырьковой сортировкой или векторными прерываниями. Термометр в хозтоварах купите.
Просто жаль, если Вы потратите много времени и средств на совершенно бесполезную затею. Бессмысленную по постановке задачи и абсурдную по планируемым методам решения.

[BarsMonster]

Все "это" теоретически можно заменить шестимерной наногравицапой.
Но все равно ни комнатный термометр, ни даже кривая табуретка не получится.
Вы не за свое ремесло беретесь. Приборы создают инженеры, а не эмбеддеры.
Займитесь пузырьковой сортировкой или векторными прерываниями. Термометр в хозтоварах купите.
Просто жаль, если Вы потратите много времени и средств на совершенно бесполезную затею. Бессмысленную по постановке задачи и абсурдную по планируемым методам решения.

Люди развлекаются по разному, кто-то бухает по подворотням, кто-то футбол смотрит - все это тоже достаточно бесполезные дела :-)
А я вот термометр комнатный делаю во время отдыха от работы, и времени на него жалко не будет в любом случае. Да и отрицательный результат - тоже результат.

Насчет бессмысленности - вот висят у меня на стене часы с термометром CASIO, последние пол часа показывают 26.2, в том время как вечереет, и температура должна опускаться...
Я хочу видеть, как она это делает, и потратить на то чтобы это видеть 50$ и пару десятков часов времени - не жалко и интересно :-) А раз так, значит смысл делать такое устройство есть.

Понятно, что абсолютно никакого коммерческого смысла в этом нет, и на производстве такие вопросы решаются по другому и другими средствами.

Поэтому, если вы видите что я делаю что-то неправильно, что можно где-то что-то улучшить оставаясь в рамках бюджета 50-100$ на 3-4 датчика - буду раз услышать.

А пузырьковой сортировки и векторных прерываний мне и на работе хватает, там за это еще и деньги платят :-)

Сообщение отредактировал BarsMonster - Jun 4 2010, 21:53

[=AK=]

Поэтому, если вы видите что я делаю что-то неправильно, что можно где-то что-то улучшить оставаясь в рамках бюджета 50-100$ на 3-4 датчика - буду раз услышать.

$5...10 за проц с 10..12-битным АЦП
$(5...15)x4 = $20...60 за 4 точных термистора (ИОН не нужен, опорой является белее-менее точный резистор, измерение ratiometric), см. http://www.ussensor.com/prod_inter_ultra.htm, http://www.ussensor.com/prod_inter_std.htm, http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=440...HERMIS_ELEMENTS и т.п.
$10...20 за дисплей, БП, корпус и пр. обрамление

[BarsMonster]

$5...10 за проц с 10..12-битным АЦП
$(5...15)x4 = $20...60 за 4 точных термистора (ИОН не нужен, опорой является белее-менее точный резистор, измерение ratiometric), см. http://www.ussensor.com/prod_inter_ultra.htm, http://www.ussensor.com/prod_inter_std.htm, http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=440...HERMIS_ELEMENTS и т.п.
$10...20 за дисплей, БП, корпус и пр. обрамление

10-12 бит АЦП тут никак не хватает, нужно минимум 13 точных бит, а лучше 14.

дисплей, корпус, БП - не считаем, они по любому будут, т.к. устройство не только температуру показывает. 50$ это только на измерение температуры.
Термостатирование также в любом случае будет.

Насчет этих сенсоров - они продают "заменяемость", чтобы можно было ставить без калибровки.
У меня-то это не требуется, т.к. калибровка будет по любому, и потому не понятно, чем эти за 15$ лучше самых простых Honeywell-овских платиновых за 2.5$ (у них тоже есть в 5 раз дороже с меньшими начальными допусками)

Выкинуть ИОН конечно приятно :-)
Т.к. линейные стабилизаторы получаются бесплатно (из разбираемых материнок), есть идея вне термостата делать "грубые"(+-0.5%) 3.5 и 6 вольт, а внутри термостата - намного более точные 2.5 и 5В (опорное напряжение и питание АЦП).
Т.к. температура,входное напряжение и нагрузка достаточно стабильны, обычный линейный стабилизатор должен хорошо себя показать, да и делитель напряжения для него также не будет плавать... Останется лишь вопрос с шумами стабилизатора, и непонятно смогут ли даже 10'000мкф электролита и 100мкф керамики их задавить чтобы не мешать 20-му биту АЦП...

Главное чтобы эти 50-100мВт от стабилизаторов не разогрели внутри термостата все больше чем нужно, охлаждать так просто как подогревать не получится...

Мда, а это еще вопрос как питать АЦП и ко...
У линейных стабилизаторов-то шум 30-100мКв, не все пролезет в результаты измерений, но все равно надо бы в 100 раз лучше :-(

Никакая мостовая схема не спасет по идее от высокочастотного шума питания/опоры непосредственно в середине измерения...

Сообщение отредактировал BarsMonster - Jun 5 2010, 05:49