Есть печка с нихромовым нагревателем намотанным на керамическую трубку сопротивлением 1 кОм. Необходимо выдерживать некий график нагрева в диапазоне от (комнатной) +20С до +350С со скоростью изменения неск десятков градусов в минуту (нагрев полной мощностью) и стабилизация на уровне +-1..3 градуса. В общем требования тривиальные если бы не одно но! Измерения температуры нужно производить непосредственным измерением электрического сопротивления проволоки нагревателя без использования реле. Измерил, в диапазоне 300 градусов получилось изменение в 1%, что при нужных 9 битах индикации температуры и V ref ~ 3V подсказывает необходимость использовать внешнего инструментального усилителя на вскидку с Ку=100..300. Хотел сделать простейшую схему с мостом, но так как на резистор прилетает +310В из розетки, то что то запутался в делителях. Четкого понимания и пожеланий на счет схемы у меня нет, известно лишь, что на время измерения которое в силу инерционности системы может быть долгим (1сек - не проблема) можно не включать тиристор и для лучшей помехоустойчивости сами измерения производить в моменты zero cross дабы не ловить что то через ёмкость и утечку тиристора из сети.

Приклею хотя бы примерную схему как мне видится, что бы было понятно в чем у меня сомнения. Детали там указаны от фонаря, что бы чисто прорисовать картинку, учтены лишь только номиналы некоторых резисторов. И не стоят конденсаторы фильтров.



Диоды по входу ОУ - защитные. D17-18 - подобраны по одинаковому прямому напряжению и имеют между собой тепловой контакт. По идее для симметрии надо бы поставить второй тиристор но не открывать Далее идет на STM32F100 12 bit ADC

Можно ли из ОУ использовать уже имеющиеся: NJM2119 (4..36V, offset 90 mkV, input bias 18 nA, offset drift 4mkV/C)? LM324 тоже есть, но мне кажется они похуже тут? И нужна ли именно такая схема соеденений ОУ? (Только что нашел, так бы поставил 1 ОУ, но уже больно резисторы огромны для Ку=100-500)

ps соседнюю тему: Защита входа АЦП от постоянного высокого и отрицательного прочитал так и еще что то похожее чуть глубже...

Бросьте Вы эту затею. Даже специально сделанной для того, чтобы чувствовать температуру, термопарой даже измерить ее с такой точностью трудно. А Вы собираетесь это сделать с помощью датчика,который специально сделан так, чтобы не чувствовать температуру.

Приходил в ремонт термоконтроллер (перепутали входы напряжения/тока) - http://www.ropex.de/RES.php
Аккуратно, по-немецки, стёрты имена ИМС...
Но сплавы в нагревателе, конечно, используют с большим ТКС !

Да тут ведь температура нагревателя всегда почти не та температура, которая нужна. Она немного в другом месте и всегда меньше по известной теореме.

Да, у немцев нагреватель порой подобен простому тяжелому лому

попробуйте такое: http://www.prochip.ru/products/brands/allegro/367517/

Я думаю, что не стоит пугаться. Через нагреватель у Вас идет 310мА всего. Этот ток можно спокойно замерить.
Собирайте мост: 10 Ом токоизмерительное сопротивление последовательно с нагревателем, и вторая ветвь моста например 100кОм+1кОм.
На низкоомных резисторах будет по 3 вольта синфазное напряжение, его и мерить.

Это наверное на весь диапазон? - в смысле на градус будет 1/300 процента? Нехилая чувствительность нужна. А про температуру подводящих проводов Вы подумали? Они медные, а медь имеет заметный ТКС. А контакты?.. нихром как соединен с питающими проводниками- гайками притянут? обжат?
Может быть, только на сварке можно получить постоянство контакта, сравнимое с искомым изменением Rнагр.
Термо-ЭДС будет в контактах тоже, от нее освобождаемся, меряя на переменном токе. Но тогда мост надо будет хорошо компенсировать по реактивным составляющим.

У меня масса самой керамической трубки на два порядка больше и нихром оплавлен стеклом, так что термоконтакт хороший, ну и в общем, что внутри - не важно задача, что бы на нагревателе, было все "чисто". Термопроводимостью можно принебречь.



Да не понял сначала - зачем мне ток предлагают измерять А я хотел уйти от ИОН "из розетки" и для этого у меня стоят диоды с "нормального ИОН". Инерция системы позволяет пропустить несколько периудов, подождать когда все успокоится и сделать несколько измерений.



Да, 1% - это на примерно 320 градусов. Про то как закреплен нихром, не могу точно сказать. Похоже на контактную сварку, но может быть и обжим. Про Термо-ЭДС не подумал... беспокоился больше об одинаковости моста и влиянии диодов и защиты, ну это кроме помех конечно.




да гальваническая развязка не принципиальна.



Ну тут выбирать не приходится, из устройства два провода, расстояние около метра, само устройство экранированно, провод тоже можно экранировать. Точность можно немного уменьшить, 2-3 градуса, а на индикатор выводить интерполяцию при изменении.
У меня совершенно нет опыта в термокомпенсации схем, вот диоды вижу, что в мосте стоят - будут вносить дисбаланс. Готов подобрать по напряжению и поставить на общий радиатор. Тиристор еще мешает сбоку))) у него же есть емкость своя... ну вот такие меня беспокоют проблемы. А о ТермоЭДС на контактах как уже написали чуть выше - я что то даже не задумался. Впрочем их же там два одинаковых

Я вот тоже пожумал - зачем температура самого нагревателя.. Но, если она намного выше целевой, то мы имеем как бы "источник теплового потока", имеет некий смысл.

Да бросьте вы об разнице температур, это проблема заказчика вообще.
А у автора проблема - измерить килоом на метровых проводах с точностью 0.003%. Это кажется вам реальным? А я бы назвал ловлей блох...

Чем не удовлетворяет? Если у Вас мост, то нестабильность снимаемого сигнала будет в процентах та же самая, что и питающего напряжения. И это будет гораздо меньше, чем прочие помехи. В крайнем случае, несложно замерить сетевое и сделать поправку.
Во-вторых, оно уже переменное, и избавляемся от термо-ЭДС. (Контактов два, но строгое равенство температур на них не гарантировано.)
В третих, чем больше напряжение на мосте, тем больший сигнал снимаем, так что для ловли ничтожных изменений выгодно запитывать максимальным напряжением, в данном случае - рабочим.
Сигнал с моста, запитанного от 5 вольт на один градус получится 160мкВ, а от сети 220 - 7мВ.

Переключение от сети на внутренний ИОН по-моему никакие полупроводники как надо не обеспечат из-за их емкостей и температурных дрейфов. Может быть использовать герконы?

Можете еще поискать схемы стабилизации температуры жала паяльника. Там как раз в районе 300 град, по сопротивлению нагревателя.

По любому буду делать, это для меня первая работа с такой точностью. Надо на чем то учиться, пусть даже не взлетит даже с пониженной точностью, буду думать дальше тогда уже. Сейчас жду процессоры, пока есть время плату развести нормально. Вчера читал о электроэнцефалографе и там увидел интересную схему включения инструментального усилителя c доп ОУ на вход (как я понял для компенсации помех).


А второе плечо тоже "коптить" 1 кОм от 300V cтавить или достаточно просто соотношение соблюсти? В принципе у меня инструментальный ОУ, там входное R бесконечность по идее..? Вот эти аналоговые ньюансы для меня туманны


как то я переменку не думал оставлять, хотя тут о разности пишут, боюсь в динамическом режиме пусть даже 50 Гц я вообще не смогу мост сбалансировать. Потому и хочу отключать "высокое" на время измерения и само измерение производить в момент нуля, хотя при таких больших резисторах и наличии конденсаторов от помех по входу ОУ все равно есть сомнение . Ставить R меньше - тогда ещё что-то греться начнет.



Как то этот очевидный факт я упустил...)



У меня на одном плече тиристор висит - смущает. А так переключения не будет, с ИОН по диоду в каждом плече, подобрать надо будет конечно и вместе пастой смазать.
Механикой коммутировать - все против



интересно! не думал, что есть, на моём термопары. посмотрю. задача одинаковая выходит совсем

ps что то комменты так и не приходят на почту, не сразу реагирую...

Безумству храбрых... Сколько процессоров будет все это обслуживать?
Вы бы лучше сказали, почему Вы не можете использовать (как все нормальные...) нормальные датчики температуры.
Вы еще подумайте, вот когда на Вашем "сверхнечувствительном" датчике-нагревателе будет меняться напряжение (Вы же чем питать собираетесь?), то его температура будет меняться. Одно хорошо - Вы этого почти не заметите, хотя температура будет меняться сильно.
Вот Вам еще вариант.
Если теплоотдача стационарна, то нужно просто-напросто стабилизировать мощность. Это очень удобно с нагревателем стабильного сопротивления. Это проще и точнее. Очень простая электрическая аналогия - источник стабильного тока нагружается на постоянное сопротивление. Получается стабилизатор напряжения (температуры).

да, смешно про процессоры получилось
штука в единственном экземпляре, если получится 2-3
а МК для еще для других разных тем заказал что бы сразу



Она из причин, что конструкция изначально унифицированна и хотелось бы обойтись в этой части минимум доработок.



возможно у нас какое то недопонимание тут?) конечно же напряжение будет меняться - у меня же фазоимпульсная модуляция "от розетки" когда выходим на плато



В принципе сейчас работает похоже в лоб - стабилизированна температура ступеньками (от другого источника) и тупо выдержка по времени.
Масса нагревателя на порядки больше, так что смысла ловить объект - нет. Нужно автоматизировать + разные термопрофайлы.
Возможно на практике будет достаточно еще меньшей точности, это не в моей компетенции уже, надо эксперементировать

Да я бы уже попробовал, но надо нормальную плату сделать, а не на макетке что бы всю округу ловить, да ADC только 10 бит AVR пока есть на которых я уже съел моск пока ловил-считал-фильтровал, а потом прочитал более внимательных товарищей скорпулезно освоивших даташит, где указано, как отваливается разрешение в битах при использовании внутреннего усилителя МК. Но я же паяю - читать некогда ))

зы Ваш и коллег выше здравый скептицизм услышал и принял к сведению

Соотношение.

Это будет значительный гимор, да. Но всё таки меньший, чем борьба с температурными дрейфами полупроводников на постоянном токе, мне думается. Небесконечность Rвх ОУ - мелочь по сравнению с этим...
А если сделаете в конце фазовое детектирование усиленного сигнала (а не обычное выпрямление), то фазовый детектор отсечет еще кучу помех.
У нас "Унипаны" (нановольтметр) все на этом принципе работают.

Об этом даже не думайте!.. Тиристор должен питать оба плеча моста, неразрывно связанных, и никаких полупроводников в мосте, а резисторы - высокостабильные (и то вероятно с подбором). Второе плечо - высокоомное, чтоб не грелось 300 вольтами.

PS: Выше сказанное прошу считать лишь моими личными предположениями. Несомненную правду в этой задаче даст только практическое экспериментирование.

С моими познаниями в аналоговой технике мне и с переменкой то не справится грамотно что бы с моста снять, а ещё FM детектор



Смущает, что переменка из розетки по умолчанию несимметрична да ещё и плавает всё это. Ещё несемметричность симмистора (без учёта цепи управления даже). Или я недопонимаю?
Хотя на вскидку - можно наверное цифровать ошибку с моста и обрабатывать всё это на МК. Теперь мне становится понятным комменты Tanya на счёт кол-ва процессоров ))) Это становится интересным

Про питание переменным током вроде бы понятно стало, материалов много. Про фазовый детектор в этом контексте - покурю попозже.
А про паразитные термопары мне кажется немного преувеличение, приводятся значения для примера дорожка на плате медь-припой в неск микровольт на градус, тогда как у меня с моста примерно 160 микровольт на градус.

на 50 Гц не должно быть уж очень больших трудностей: монтажные емкости/индуктивности тут не скажутся, емкость подводящих проводов тоже навряд, звенеть это всё могло бы за сотни кГц только.
Ну индуктивность намотки нагревателя - да, может слегка сыграть. Ее понадобится компенсировать подбором конденсаторов в противоположной ветви моста. Это не столько сложно, сколько рутинно.

Если Вы собираетесь дальше оцифровывать, то фазовое детектирование можно сделать после, чисто математически.
Ну не всерьез же))))) На 50 Гц любой средней руки МК справится.

Я никогда не встречался с таким. Если бы симистор был несимметричен и давал бы хоть малейшую разницу в полупериодах, то возникала бы постоянная составляющая. А ведь симисторами управляют много киловаттными трансформаторами и двигателями, имеющими обмотки толстой медной шиной, и короткого замыкания по постоянке ведь не происходит. Так что симметричность здесь отменная.

Мне казалось очевидным, что на момент измерения симистор должен тогда включаться полностью- на пропуск полных периодов, т.е. на максимальном напряжении меряем, и максимальный сигнал с моста получаем. При этом не имеем вопроса об угле открывания тиристора во время измерения.

Да, это на плате, где разница в температурах дорожек и клемм действительно градус и менее.
А в месте соединения конца нихромовой обмотки и медного подводящего провода?
Там конечно не так горячо, как в самой обмотке, однако нихромовый проводник сам по себе греется. Так что за сотню градусов наверняка будет. А при условии неодинакового отвода тепла от соединений, разница в десятки градусов более чем ожидаема.

Был у меня курьезный случай. Ребята попытались измерить температурную стабильность пятиваттного резистора. Померили холодным, потом подключили к БП, разогрели током, отключили и померили сильно горячим. ("Сильно" - это градусов под 90, еще не шипел). Мерили тестером. И обнаружили - неравенство сопротивлений в ту или в другую сторону. Резистор детектировал!!!
Позвали меня, показать открытие. Я сначала офигел. Потом понял, что на низкоомном резисторе (0.1 Ом) цифровой тестер развивает очень малое напряжение, сравнимое с термо-ЭДС горячих контактов, которая и давала иллюзию разного сопротивления)))))
Тогда замерили иначе: падение на стабильном токе в несколько ампер - всё встало на место, никакого "детектирования"

Дык, я же и говорю - не совсем уловил пока, вообще то я собирался хотя бы раз 10 во всех точках замерять
Делаем измерения, скажем 1 kHz, складываем по модулю (я сейчас упрощаю, как будто у меня есть отрицательные числа), ну и потом среднее скажем за секунду....



У меня управление "по старинке", через трансформатор импульсный было заложено, это еще из другого проекта переползло, там энергетика не позволяла напрямую управлять. Тут сделаю тогда напрямую.



А МЛТ (кирпичного цвета которые) вообще можно цвет модулировать Как то думал уже в глазах рябит когда на МЛТ-2 что то 300 Ом прилетало сотни 2-3 (разряд конденсатора) и он так весело моргал!) Причём за счёт тонкой пленки и холодной керамики под ней быстродействие было отменное!) Это я подумал так про косвенные методы вдруг

Cпасибо!
Вы прояснили мне некоторые вопросы и более четко обозначили направление китайцы процессоры правда ещё даже не выслали

Вся эта мышиная возня вокруг "минимального вмешательства в унифицированное" никак не похожа ни на единичное производство, ни на серийное, а уж тем более на китайцев.

Успеет нихром избыточно нагреться за секунду собственным током. По-моему достаточно будет усреднить 10 измерений за период. А дальше оставить симистор включенным на расчетное время подогрева, или на расчетную паузу.
То есть не фазо-импульсное управление (оно при такой инерционности все равно неощутимо), а пропуском целых периодов.