Измерение температуры с помощью термопары Опции

[yanvasiij]

Доброго времени суток!

Впервые озадачился измерением температуры с помощью термопары. Схема на базе АЦП AD7792, взята, как есть из даташита:



Посидел, почитал, кажется, что разобрался, но вот уверенности нет. В связи с этим следующие вопросы:

1) Правильно ли я понял принцип измерения: Сначала измеряем термоэдс, и по ней вычисляем температуру (например при помощи градуировочных характеристик из ГОСТа); далее измеряю температуру холодного спая с помощью термодатчика на плате; далее вычитаю из вычисленной из термоэдс температуры температуру холодного спая и готово?

2) В качестве датчика температуры холодного спая заложен датчик KTY82/110, однако у этого датчика погрешность до плюс-минус 2 градуса. Получается, если я буду использовать методику, которую я описал в пункте 1, то погрешность измерения с термодатчика сразу возрастает на эти два градуса. Как же быть? Это нормально?

3) Измерительный канал нужно калибровать, значит ли это что нужно калибровать и канал измерения температуры холодного спая? Т.е. мне придется производить две калибровки первую на канале, где подключена термопара, вторую на датчике температуры.

4) Нужно ли вообще такую схему калибровать?

[iosifk]

А еще есть нелинейность термопары, которая и показана в ГОСТе... Так что ко всем чудесам еще и это...

[Tanya]

1) Правильно ли я понял принцип измерения: Сначала измеряем термоэдс, и по ней вычисляем температуру (например при помощи градуировочных характеристик из ГОСТа); далее измеряю температуру холодного спая с помощью термодатчика на плате; далее вычитаю из вычисленной из термоэдс температуры температуру холодного спая и готово?

Нет. Правильно иначе. По термодатчику вычисляется (по таблице) ЭДС, которую нужно добавить к измеренной, а из полученной величины - температура. При не очень большой комнатной температуре и хорошей линейности разница небольшая.

4) Нужно ли вообще такую схему калибровать?

А это - на Ваш вкус. И по Вашим возможностям - можете ли Вы организовать реперные температурные точки.

[yanvasiij]

А в чем принципиальное отличие вычитания ЭДС, а потом вычисления температуры? Разве алгебраически это не одно и тоже?

По поводу калибровки я не ясно изложил суть. Мне не нужно калибровать термопару, предполагается, что мне будут подключать стандартные термопары. Получается единственное, что я калибрую, это свою схему измерения термоэдс, подключая ее, например, к калибратору и подавая эталонные значения напряжений. Схема, как можно убедиться, абсолютно линейна, нужно ли ее так калибровать или она уже должна измерять все достаточно точно? И если это нужно, то выходит что нужно отдельно еще таким же образом калибровать канал измерения температуры холодного спая?

А еще есть нелинейность термопары, которая и показана в ГОСТе... Так что ко всем чудесам еще и это...

Если я вычисляю температуру по термоэдс по градуировочной характеристике из ГОСТа, применяя линейную аппроксимацию в промежутках между точками градуировочной характеристики, это достаточный способ борьбы с нелинейностью?

[Guest_TSerg_*]

А в чем принципиальное отличие вычитания ЭДС, а потом вычисления температуры?
..
Если я вычисляю температуру по термоэдс по градуировочной характеристике из ГОСТа, применяя линейную аппроксимацию в промежутках между точками градуировочной характеристики, это достаточный способ борьбы с нелинейностью?

1. Правильнее будет так, как Вам удобнее это реализовать в рамках допустимых погрешностей.
2. Арифметика и алгебра - этого достаточно, чтобы оценить погрешность интерполяции.

[Меджикивис]

yanvasiij, - а чего не хотите использовать например MAX31855? В ней датчик окружающей температуры встроенный, с точностью 1/16 градуса.
Не требует для себя никаких дополнений, интерфейс - SPI.
Выпускается в нескольких вариантах, откалиброванных на определенный вид термопары, но любую можно использовать для любой, если пересчитать на получающийся доступный температурный диапазон.

Что надо учесть: питание- 3 вольта только! Пять вольт не выдерживает.

[Tanya]

А в чем принципиальное отличие вычитания ЭДС, а потом вычисления температуры? Разве алгебраически это не одно и тоже?

Это тоже тоже не одно и то же. Для вникания представьте себе, что у Вас есть настоящий нулевой спай (в нуле С). Там Вы измеряете ЭДС, которую потом и нужно использовать. Представьте, также, что вы нашли на термопарных проводах точку с одинаковой (комнатной) температурой. И там измеряете вторым вольтметром. Немного подумать, - и все станет ясно.

это достаточный способ борьбы с нелинейностью?

Достаточность определяется интервалом интерполяции и Вашими желаниями.

[=AK=]

а чего не хотите использовать например MAX31855? В ней датчик окружающей температуры встроенный, с точностью 1/16 градуса.

В даташите сказано Internal Cold-Junction Temperature Error -2...+2 градуса (при TA = -20°C to +85°C ). Правда, на графике типичных характеристик картинка более заманчивая.

[Меджикивис]

В даташите сказано Internal Cold-Junction Temperature Error -2...+2 градуса (при TA = -20°C to +85°C ).

Да, я знаю.
Дело в том, что у нее есть небольшой (в этих пределах) температурный дрейф. Но поскольку свою температуру она нам сообщает, то его можно подсчитать и вычесть.
Во всяком случае полградуса я получал вполне стабильно и воспроизводимо; большая точность мне не была нужна.

Я так понял, что два градуса - это без всяких калибровок вообще: припаял, привернул термопару - и всё.

[=AK=]

Я так понял, что два градуса - это без всяких калибровок вообще: припаял, привернул термопару - и всё.

С обычным недорогим "взаимозаменяемым" термистором на 0.2C можно легко получить 0.5С безо всяких калибровок.

[Меджикивис]

С обычным недорогим "взаимозаменяемым" термистором на 0.2C можно легко получить 0.5С безо всяких калибровок.

А не замучаюсь кривую аппроксимировать, до полградуса-то?
А встроенный датчик макса не только линеен, но и показывает непосредственно в градусах.

[=AK=]

А не замучаюсь кривую аппроксимировать, до полградуса-то?

А какие проблемы? Вбиваете табличку с шагом в 1 градус, потом делаете кусочно-линейную аппроксимацию. Так гораздо точнее чем полградуса получается. Аль памяти на табличку не хватает или производительности проца на КЛА?

[Меджикивис]

Всё конечно можно сделать, кто ж поспорит))))) но когда всё это уже готово, мне больше нравится

[MrYuran]

С обычным недорогим "взаимозаменяемым" термистором на 0.2C можно легко получить 0.5С безо всяких калибровок.

Техас предлагает интегральные линейные датчики с точностью 0,2 градуса без калибровок с вольтовым выходом, и стоят копейки.
Я давно уже подумываю выкинуть HEL70x и не мучиться

[=AK=]

Техас предлагает интегральные линейные датчики с точностью 0,2 градуса без калибровок с вольтовым выходом, и стоят копейки.

То есть, +/- 0.2C. А термисторы есть и на +/- 0.05С. Причем, в отличие от полупроводниковых датчиков с "вольтовым" выходом, для измерения термистора не нужно дорогого прецизионного источника опорного напряжения, достаточно поставить точный эталонный резистор. Так что измерительная схема с термистором будет и точнее, и дешевле обойдется.