Доброго времени суток!
Впервые озадачился измерением температуры с помощью термопары. Схема на базе АЦП AD7792, взята, как есть из даташита:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
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?
Полная версия этой страницы: Измерение температуры с помощью термопары
А еще есть нелинейность термопары, которая и показана в ГОСТе... Так что ко всем чудесам еще и это...
Цитата(yanvasiij @ Feb 15 2016, 16:07) 
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.
Цитата(yanvasiij @ Feb 15 2016, 16:07)
4) Нужно ли вообще такую схему калибровать?
А это - на Ваш вкус. И по Вашим возможностям - можете ли Вы организовать реперные температурные точки.
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?
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?
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?
Цитата(iosifk @ Feb 15 2016, 18:33)
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?
Цитата(yanvasiij @ Feb 15 2016, 19:57)
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?
..
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.
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.
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.
Цитата(yanvasiij @ Feb 15 2016, 19:57)
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.
Цитата(yanvasiij @ Feb 15 2016, 19:57)
это достаточный способ борьбы с нелинейностью?
Достаточность определяется интервалом интерполяции и Вашими желаниями.
Цитата(Меджикивис @ Feb 16 2016, 04:38)
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.
Цитата(=AK= @ Feb 16 2016, 03:29)
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.
Цитата(Меджикивис @ Feb 16 2016, 20:00)
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.
Цитата(=AK= @ Feb 16 2016, 14:10)
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.
Цитата(Меджикивис @ Feb 16 2016, 21:02)
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?
Всё конечно можно сделать, кто ж поспорит))))) но когда всё это уже готово, мне больше нравится 
Цитата(=AK= @ Feb 16 2016, 13:10)
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
Цитата(MrYuran @ Feb 16 2016, 22:48)
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.
Я вот чего никак понять не могу: как калибровать схему с датчиком холодного спая такой точности? Вот у меня прибор, наружу которого выходят только две клеммы для подключения термопары и один последовательный интерфейс для связи. Где то внутри прибора, рядом к клеммой расположен датчик холодного спая. Если делать, как говорит Tanya, то последовательность действий при измерении следующая:
1) Измеряю температуру холодного спая
2) По характеристике из ГОСТа вычисляю ЭДС, которая соответствует этой температуре
3) Измеряю ЭДС на термопаре
4) Вычитаю из ЭДС термопары ЭДС вычисленной в пункте 2
5) Вычисляю из полученной разницы температуру термопары.
Если погрешность датчика температуры холодного спая плюс минус 2 градуса, то обнаруживается занятная ситуация:
- Пусть, например, температура на термопаре 100 градусов цельсия, термоэдс по градуировочной таблице для этой температуре 0,647 мВ;
- Температура ХС 10 градусов, что по градуировочной таблице соотвествует 0,054 мB, а значит суммарное ЭДС будет равно 0,701 мВ;
- Если у датчика ХС погрешность 2 градуса, то он может показать температуру, например, 12 градусов, что соотвествует 0,065 мВ;
- Если я буду производить вычисления опираясь на показания 12 градусов ХС, то ЭДС термопары у меня получится 0,701 мВ - 0,065 мВ = 0,636 мВ, что соответствует температуре 98,4 градуса вместо реальных 100 градусов.
Как же калибровать такой прибор, если датчик холодного спая у него внутри, а я могу только на вход измерения ЭДС подключать эталоны??? Практически везде пишут, что для измерения температуры ХС не нужен датчик большой точности, мол его погрешность не вносит существенных искажений. Я не понимаю, как так?
1) Измеряю температуру холодного спая
2) По характеристике из ГОСТа вычисляю ЭДС, которая соответствует этой температуре
3) Измеряю ЭДС на термопаре
4) Вычитаю из ЭДС термопары ЭДС вычисленной в пункте 2
5) Вычисляю из полученной разницы температуру термопары.
Если погрешность датчика температуры холодного спая плюс минус 2 градуса, то обнаруживается занятная ситуация:
- Пусть, например, температура на термопаре 100 градусов цельсия, термоэдс по градуировочной таблице для этой температуре 0,647 мВ;
- Температура ХС 10 градусов, что по градуировочной таблице соотвествует 0,054 мB, а значит суммарное ЭДС будет равно 0,701 мВ;
- Если у датчика ХС погрешность 2 градуса, то он может показать температуру, например, 12 градусов, что соотвествует 0,065 мВ;
- Если я буду производить вычисления опираясь на показания 12 градусов ХС, то ЭДС термопары у меня получится 0,701 мВ - 0,065 мВ = 0,636 мВ, что соответствует температуре 98,4 градуса вместо реальных 100 градусов.
Как же калибровать такой прибор, если датчик холодного спая у него внутри, а я могу только на вход измерения ЭДС подключать эталоны??? Практически везде пишут, что для измерения температуры ХС не нужен датчик большой точности, мол его погрешность не вносит существенных искажений. Я не понимаю, как так?
Цитата(yanvasiij @ Feb 16 2016, 23:06)
- Пусть, например, температура на термопаре 100 градусов цельсия, термоэдс по градуировочной таблице для этой температуре 0,647 мВ;
- Температура ХС 10 градусов, что по градуировочной таблице соотвествует 0,054 мB, а значит суммарное ЭДС будет равно 0,701
- Температура ХС 10 градусов, что по градуировочной таблице соотвествует 0,054 мB, а значит суммарное ЭДС будет равно 0,701
Вроде они вычитаться должны. В чем проблема-то? Подключаете ваши эталоны, и программа запоминает напряжение и температуру эталона при двух или более температурах. Дальше строите кривую или прямую по ним.
Цитата(ar__systems @ Feb 17 2016, 09:59)
Вроде они вычитаться должны. В чем проблема-то? Подключаете ваши эталоны, и программа запоминает напряжение и температуру эталона при или более температурах. Дальше строите кривую или прямую по ним.
Да, виноват, нужно вычитать. Проблема в том, что получается мне нужно подключать эталон при разных температурах холодного спая, так что ли?
Цитата(yanvasiij @ Feb 17 2016, 00:02)
Да, виноват, нужно вычитать. Проблема в том, что получается мне нужно подключать эталон при разных температурах холодного спая, так что ли?
Ну можно и при одной. Тогда только корректируется постоянная погрешность (offset) а span принимаете расчетный.
Цитата(ar__systems @ Feb 17 2016, 10:09)
Ну можно и при одной. Тогда только корректируется постоянная погрешность (offset) а span принимаете расчетный.
А, если датчик температуры ХС нелинейный?
Цитата(yanvasiij @ Feb 17 2016, 00:15)
А, если датчик температуры ХС нелинейный?
Значит нелинейный. Если его нелинейность постоянная, т.е. форма и направление одинакова для них всех, забейте ее в программу и корректируйте
Цитата(yanvasiij @ Feb 17 2016, 08:02)
Да, виноват, нужно вычитать.
Не путайте себя и нас. Что из чего нужно вычитать?
Цитата(Tanya @ Feb 17 2016, 11:19)
Не путайте себя и нас. Что из чего нужно вычитать?
Еще раз по алгоритму:
1) Измеряю температуру холодного спая
2) По характеристике из ГОСТа вычисляю ЭДС, которая соответствует этой температуре
3) Измеряю ЭДС на термопаре
4) Прибавляю к ЭДС термопары ЭДС вычисленной в пункте 2 <<<<<<<<<<<<<< Вот тут была ошибка
5) Вычисляю из полученной разницы температуру термопары.
И как следствие в рассужедениях:
Была так:
Цитата
- Пусть, например, температура на термопаре 100 градусов цельсия, термоэдс по градуировочной таблице для этой температуре 0,647 мВ;
- Температура ХС 10 градусов, что по градуировочной таблице соотвествует 0,054 мB, а значит суммарное ЭДС будет равно 0,701 мВ;
- Если у датчика ХС погрешность 2 градуса, то он может показать температуру, например, 12 градусов, что соотвествует 0,065 мВ;
- Если я буду производить вычисления опираясь на показания 12 градусов ХС, то ЭДС термопары у меня получится 0,701 мВ - 0,065 мВ = 0,636 мВ, что соответствует температуре 98,4 градуса вместо реальных 100 градусов.
- Температура ХС 10 градусов, что по градуировочной таблице соотвествует 0,054 мB, а значит суммарное ЭДС будет равно 0,701 мВ;
- Если у датчика ХС погрешность 2 градуса, то он может показать температуру, например, 12 градусов, что соотвествует 0,065 мВ;
- Если я буду производить вычисления опираясь на показания 12 градусов ХС, то ЭДС термопары у меня получится 0,701 мВ - 0,065 мВ = 0,636 мВ, что соответствует температуре 98,4 градуса вместо реальных 100 градусов.
А верно:
Если погрешность датчика температуры холодного спая плюс минус 2 градуса, то обнаруживается занятная ситуация:
- Пусть, например, температура на термопаре 100 градусов цельсия, термоэдс по градуировочной таблице для этой температуре 0,647 мВ;
- Температура ХС 10 градусов, что по градуировочной таблице соотвествует 0,054 мB, а значит суммарное ЭДС будет равно 0,593 мВ; <<<<<<< Ошибка была тут, я прибавил, а нужно было вычесть
- Если у датчика ХС погрешность 2 градуса, то он может показать температуру, например, 12 градусов, что соотвествует 0,065 мВ;
- Если я буду производить вычисления опираясь на показания 12 градусов ХС, то ЭДС термопары у меня получится 0,593 мВ + 0,065 мВ = 0,658 мВ, что соответствует температуре 111,8 градуса вместо реальных 100 градусов. <<<<< Ошибка была здесь нужно было прибавить а вычел
Цитата(yanvasiij @ Feb 17 2016, 10:00)
что соответствует температуре 111,8 градуса вместо реальных 100 градусов. <<<<< Ошибка была здесь нужно было прибавить а вычел
Опять Вы путаете. Попробуйте без чисел... Используйте алгебру вместо арифметики. Я вот безо всяких вычислений скажу, что температурная ошибка будет равна ошибке в температуре холодного спая, умноженной на отношение производных ЭДС по температуре при комнатной и измеряемой температурах. При малых ошибках, естественно. Для линейной зависимости ЭДС от температуры ошибка будет равна ошибке определения температуры холодного спая.
вставлю 5 копеек, как делаем в системах с сотнями термопар:
1. От термопары измеряется напряжение. Да, схема похожая.
2. Терморезисторы измеряются отдельными АЦП, измеряется сопротивление. Количество каналов измерения сильно ниже чем количество термопар (например, 16 RTD + 48 TC). В последних версиях вообще попросили сделать отдельные групповые платы для измерения милливольтов(например, термопары) и для измерения сопротивления (например, термосопротивления).
3. все это обрабатывается и контролируется в центре. Плата сбора- это просто сбор первичных данных, собственного мнения не имеет.
4. Калибровка термопарных контроллеров - нет, только проверка по двум точкам при производстве.
5. Калибровка RTD- да, есть, на производстве по двум точкам.
Такая система сложилась исторически, под нее есть и персонал и регламент и службы соответствующие. Если строится все с нуля- то можно наверное и контроллеру отдать функцию перевода в температуру, но подумайте и про эксплуатацию- там должны быть готовы к такому распределению функций между участниками процесса.
1. От термопары измеряется напряжение. Да, схема похожая.
2. Терморезисторы измеряются отдельными АЦП, измеряется сопротивление. Количество каналов измерения сильно ниже чем количество термопар (например, 16 RTD + 48 TC). В последних версиях вообще попросили сделать отдельные групповые платы для измерения милливольтов(например, термопары) и для измерения сопротивления (например, термосопротивления).
3. все это обрабатывается и контролируется в центре. Плата сбора- это просто сбор первичных данных, собственного мнения не имеет.
4. Калибровка термопарных контроллеров - нет, только проверка по двум точкам при производстве.
5. Калибровка RTD- да, есть, на производстве по двум точкам.
Такая система сложилась исторически, под нее есть и персонал и регламент и службы соответствующие. Если строится все с нуля- то можно наверное и контроллеру отдать функцию перевода в температуру, но подумайте и про эксплуатацию- там должны быть готовы к такому распределению функций между участниками процесса.
Цитата(Tanya @ Feb 17 2016, 12:29)
Опять Вы путаете. Попробуйте без чисел... Используйте алгебру вместо арифметики. Я вот безо всяких вычислений скажу, что температурная ошибка будет равна ошибке в температуре холодного спая, умноженной на отношение производных ЭДС по температуре при комнатной и измеряемой температурах. При малых ошибках, естественно. Для линейной зависимости ЭДС от температуры ошибка будет равна ошибке определения температуры холодного спая.
Что-то я не пойму где ошибка то?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Цитата(yanvasiij @ Feb 17 2016, 11:00)
... то ЭДС термопары у меня получится 0,593 мВ + 0,065 мВ = 0,658 мВ, что соответствует температуре 111,8 градуса вместо реальных 100 градусов.
0,658 мВ соответствует 101,5. Примерно. А не 111.
Спрошу в продолжении темы. Вообщем реализовал я вышеописанный алгоритм измерения. Вот только недавно у меня в руках оказалась реальная термопара и вот я пытаюсь добиться адекватных показаний от нее. Пока ничего толкового не выходит. Наблюдения следующие:
- Термоэдс измеряется точно, я подавал эталонное напряжение и оно совпадало с тем, что выдавал мой микроконтроллер (проверил несколькими приборами)
- Температура холодного спая тоже определяется точно (проверял датчиком PT100)
- Термопара тип K куплена вот тут
- Сама термопара и плата находятся в одном помещении при одной и той же температуре, но показания получаются следующие:
---- Температура в помещении и соотвественно холодного спая 28.5 С
---- Измеренное термоэдс -0.182997 мВ
---- Вычисленное значение температуры термопары 23.89
Код вычисления температуры и термоэдс (ВОТ ТУТ С ПОДСВЕТКОЙ СИНТАКСИСА):
/**
* @brief Градуировочные значения для термопары типа K от -270 до 1370 с шагом 10.
* Всего 153 точки
*/
static const float calibrationTable[] =
{
-6.458, -6.441, -6.404, -6.344, -6.262, -6.158, -6.035, -5.891, -5.73, -5.55, -5.354,
-5.141, -4.913, -4.669, -4.411, -4.138, -3.852, -3.554, -3.243, -2.92, -2.587, -2.243,
-1.889, -1.527, -1.156, -0.778, -0.392, 0.0, 0.397, 0.798, 1.203, 1.612, 2.023, 2.436,
2.851, 3.267, 3.682, 4.096, 4.509, 4.92, 5.328, 5.735, 6.138, 6.54, 6.941, 7.34, 7.739,
8.138, 8.539, 8.94, 9.343, 9.747, 10.153, 10.561, 10.971, 11.382, 11.795, 12.209, 12.624,
13.04, 13.457, 13.874, 14.293, 14.713, 15.133, 15.554, 15.975, 16.397, 16.82, 17.243,
17.667, 18.091, 18.516, 18.941, 19.366, 19.792, 20.218, 20.644, 21.071, 21.497, 21.924,
22.35, 22.776, 23.203, 23.629, 24.055, 24.48, 24.905, 25.33, 25.755, 26.179, 26.602,
27.025, 27.447, 27.869, 28.289, 28.71, 29.129, 29.548, 29.965, 30.382, 30.798, 31.213,
31.628, 32.041, 32.453, 32.865, 33.275, 33.685, 34.093, 34.501, 34.908, 35.313, 35.718,
36.121, 36.524, 36.925, 37.326, 37.725, 38.124, 38.522, 38.918, 39.314, 39.708, 40.101,
40.494, 40.885, 41.276, 41.665, 42.053, 42.44, 42.826, 43.211, 43.595, 43.978, 44.359,
44.74, 45.119, 45.497, 45.873, 46.249, 46.623, 46.995, 47.367, 47.737, 48.105, 48.473,
48.838, 49.202, 49.565, 49.926, 50.286, 50.644, 51.0, 51.355, 51.708, 52.06, 52.41,
52.759, 53.106, 53.451, 53.795, 54.138, 54.479, 54.819
};
float TermocoupleKProcessor::calcTemperature (float eds)
{
int t = MIN_T, i, dt = DT;
if (eds > calibrationTable[i = 0])
while (MAX_T >= t)
{
if (eds < calibrationTable[++i])
return t + (eds - calibrationTable[i-1]) * dt
/ (calibrationTable[i] - calibrationTable[i-1]);
t += dt;
};
return t;
}
float TermocoupleKProcessor::calcEds (float t)
{
float eds = calibrationTable[CALIBRATION_TABLE_LEN - 1];
float dEds, t0 = MIN_T;
int i = 0;
if ( t > t0 )
{
while ( calibrationTable[CALIBRATION_TABLE_LEN-1] >= eds )
{
i++;
if ( t < (t0 + DT) )
{
dEds = calibrationTable[i] - calibrationTable[i-1];
eds = calibrationTable[i-1] + ((t - t0) * dEds / DT);
return eds;
}
t0 += DT;
}
eds = calibrationTable[CALIBRATION_TABLE_LEN-1];
}
return eds;
}
Место, где это используется (C подсветкой синтаксиса):
/* Измеряю температуру холодного спая */
...
//Измерения температуры холодного спая обычным термодатчиком опускаю
...
data->coldJuncT = calcColdJuncTemperature(rtd);
/* Вычисляю ЭДС холодного спая в МИЛЛИВОЛЬТАХ! */
data->cjEds = calcEds (data->coldJuncT);
/* Измеряю ЭДС термопары */
...
//Опускаю измерения термоэдс
...
data->tEds = data->tEds * 1000; //перевожу в милливольты!
/* Вычисляю значение температры */
data->temperature = calcTemperature(data->tEds + data->cjEds);
conversationIsReady = 1; /**< @brief Считывание завершено */
Почему может быть такая большая погрешность? Что я упустил, подскажите пожалуйста?
- Термоэдс измеряется точно, я подавал эталонное напряжение и оно совпадало с тем, что выдавал мой микроконтроллер (проверил несколькими приборами)
- Температура холодного спая тоже определяется точно (проверял датчиком PT100)
- Термопара тип K куплена вот тут
- Сама термопара и плата находятся в одном помещении при одной и той же температуре, но показания получаются следующие:
---- Температура в помещении и соотвественно холодного спая 28.5 С
---- Измеренное термоэдс -0.182997 мВ
---- Вычисленное значение температуры термопары 23.89
Код вычисления температуры и термоэдс (ВОТ ТУТ С ПОДСВЕТКОЙ СИНТАКСИСА):
CODE
/**
* @brief Градуировочные значения для термопары типа K от -270 до 1370 с шагом 10.
* Всего 153 точки
*/
static const float calibrationTable[] =
{
-6.458, -6.441, -6.404, -6.344, -6.262, -6.158, -6.035, -5.891, -5.73, -5.55, -5.354,
-5.141, -4.913, -4.669, -4.411, -4.138, -3.852, -3.554, -3.243, -2.92, -2.587, -2.243,
-1.889, -1.527, -1.156, -0.778, -0.392, 0.0, 0.397, 0.798, 1.203, 1.612, 2.023, 2.436,
2.851, 3.267, 3.682, 4.096, 4.509, 4.92, 5.328, 5.735, 6.138, 6.54, 6.941, 7.34, 7.739,
8.138, 8.539, 8.94, 9.343, 9.747, 10.153, 10.561, 10.971, 11.382, 11.795, 12.209, 12.624,
13.04, 13.457, 13.874, 14.293, 14.713, 15.133, 15.554, 15.975, 16.397, 16.82, 17.243,
17.667, 18.091, 18.516, 18.941, 19.366, 19.792, 20.218, 20.644, 21.071, 21.497, 21.924,
22.35, 22.776, 23.203, 23.629, 24.055, 24.48, 24.905, 25.33, 25.755, 26.179, 26.602,
27.025, 27.447, 27.869, 28.289, 28.71, 29.129, 29.548, 29.965, 30.382, 30.798, 31.213,
31.628, 32.041, 32.453, 32.865, 33.275, 33.685, 34.093, 34.501, 34.908, 35.313, 35.718,
36.121, 36.524, 36.925, 37.326, 37.725, 38.124, 38.522, 38.918, 39.314, 39.708, 40.101,
40.494, 40.885, 41.276, 41.665, 42.053, 42.44, 42.826, 43.211, 43.595, 43.978, 44.359,
44.74, 45.119, 45.497, 45.873, 46.249, 46.623, 46.995, 47.367, 47.737, 48.105, 48.473,
48.838, 49.202, 49.565, 49.926, 50.286, 50.644, 51.0, 51.355, 51.708, 52.06, 52.41,
52.759, 53.106, 53.451, 53.795, 54.138, 54.479, 54.819
};
float TermocoupleKProcessor::calcTemperature (float eds)
{
int t = MIN_T, i, dt = DT;
if (eds > calibrationTable[i = 0])
while (MAX_T >= t)
{
if (eds < calibrationTable[++i])
return t + (eds - calibrationTable[i-1]) * dt
/ (calibrationTable[i] - calibrationTable[i-1]);
t += dt;
};
return t;
}
float TermocoupleKProcessor::calcEds (float t)
{
float eds = calibrationTable[CALIBRATION_TABLE_LEN - 1];
float dEds, t0 = MIN_T;
int i = 0;
if ( t > t0 )
{
while ( calibrationTable[CALIBRATION_TABLE_LEN-1] >= eds )
{
i++;
if ( t < (t0 + DT) )
{
dEds = calibrationTable[i] - calibrationTable[i-1];
eds = calibrationTable[i-1] + ((t - t0) * dEds / DT);
return eds;
}
t0 += DT;
}
eds = calibrationTable[CALIBRATION_TABLE_LEN-1];
}
return eds;
}
Место, где это используется (C подсветкой синтаксиса):
CODE
/* Измеряю температуру холодного спая */
...
//Измерения температуры холодного спая обычным термодатчиком опускаю
...
data->coldJuncT = calcColdJuncTemperature(rtd);
/* Вычисляю ЭДС холодного спая в МИЛЛИВОЛЬТАХ! */
data->cjEds = calcEds (data->coldJuncT);
/* Измеряю ЭДС термопары */
...
//Опускаю измерения термоэдс
...
data->tEds = data->tEds * 1000; //перевожу в милливольты!
/* Вычисляю значение температры */
data->temperature = calcTemperature(data->tEds + data->cjEds);
conversationIsReady = 1; /**< @brief Считывание завершено */
Почему может быть такая большая погрешность? Что я упустил, подскажите пожалуйста?
Если нет разности температуры между Г.С. и Х.С. то ТЭДС должна быть равна 0 (по вашим измерениям -0.182997 мВ)
Чтобы получить истинную температуру надо просто прибавить(вычесть) температуру холодного спая. (тут вроде все правильно)
Похоже ошибка в схемотехнике, не точно измеряется ТЭДС термопары. (т.к. 28,5 - 23,89 = 4,61 это примерно и есть те самые пересчетные в мВ -0.182997 мВ т.е. программа отрабатывает правильно)
Чтобы получить истинную температуру надо просто прибавить(вычесть) температуру холодного спая. (тут вроде все правильно)
Похоже ошибка в схемотехнике, не точно измеряется ТЭДС термопары. (т.к. 28,5 - 23,89 = 4,61 это примерно и есть те самые пересчетные в мВ -0.182997 мВ т.е. программа отрабатывает правильно)
Цитата(Lagman @ Mar 11 2016, 16:32)
Если нет разности температуры между Г.С. и Х.С. то ТЭДС должна быть равна 0 (по вашим измерениям -0.182997 мВ)
Чтобы получить истинную температуру надо просто прибавить(вычесть) температуру холодного спая. (тут вроде все правильно)
Похоже ошибка в схемотехнике, не точно измеряется ТЭДС термопары. (т.к. 28,5 - 23,89 = 4,61 это примерно и есть те самые пересчетные в мВ -0.182997 мВ т.е. программа отрабатывает правильно)
Чтобы получить истинную температуру надо просто прибавить(вычесть) температуру холодного спая. (тут вроде все правильно)
Похоже ошибка в схемотехнике, не точно измеряется ТЭДС термопары. (т.к. 28,5 - 23,89 = 4,61 это примерно и есть те самые пересчетные в мВ -0.182997 мВ т.е. программа отрабатывает правильно)
Спасибо за подсказку! Действительно я совсем об это не подумал. Начал проверять и выяснил, что напряжение появлялось, как оказалось, из-за того, что сама плата слегка греется, нагревая тем самым Х.С., создавая разницу между Г.С. и Х.С. А когда я калибровал датчик холодного спая, то не поднес эталонный датчик вплотную к разъему. В результате датчик температуры ХС врал на 4-5 градусов. Это точно вносило погрешность в измерения.
Но вот беда: все равно результаты идут неверные. При комнаной температуре показания казались корректными (совпадали с эталоном). Но стоило мне бросить термопару в стакан с кипятком, как стало ясно что показания неверные - 130 градусов на кипящей воде. Чем выше температура тем больше разница между эталоном и моими измерения с термопарой. Например:
- Показания эталонного прибора - 35 C
- Моя программа показала 41,72
- Термоэдс при этом была 0.481197 мВ
- Температура холодного спая 30.04
Проверил градуировочную характеристку, зашитую в контроллер, - точно совпадает с ГОСТом. Что это может быть?
Цитата(yanvasiij @ Mar 12 2016, 14:49)
Что это может быть?
Все у Вас может быть. Я вот не могу даже представить себе, как можно просмотреть 4 градуса...
Вам осталось проверить все. Сделайте термопару с нулевым спаем для этого нужно добавить еще два медных провода, а эти добавочные спаи поместить в лед. Получится (должна получится) нормальная термопара. что нужно проверить по таблице. Пары при кипении воды... что там у Вас еще есть из опорных точек.
С Хорошим Вольтметром параллельным Вашему измерителю. Если нормально - читайте внимательно программу.
Цитата(yanvasiij @ Mar 12 2016, 14:49)
Проверил градуировочную характеристку, зашитую в контроллер, - точно совпадает с ГОСТом. Что это может быть?
Все зависит от того как вы погружали термопару в стакан с кипятком, если просто держали над кипятком то термометр который измеряет температуру Х.С. просто нагрелся паром и в программе была неправильную поправка.
Для всяких комнатных экспериментов можно принимать температуру Х.С. = комнатной температуре.
А вообще не все так просто, чтобы снять правильные показания надо добиться стационарности для Х.С. и Г.С..
Вообщем проверил, как советовала Tanya - оказалась неверный тип термопары (я думал, что это тип K, а оказался тип E). Мне подогнали фирменный калибратор, который умеет эмулировать термопары, на нем все прекрасно работает. Спасибо всем за помощь!
Возникла такая трудность: есть такие термопары типа S,R. У этих термопар в определенных местах характеристики есть очень пологие участки. Например, у термопары типа R в районе нуля градусов разница на один градус это всего лишь 5 микровольт. Мой ацп (AD7792) имеет 16 разрядов и внутренний усилитель с коэффициентом усиления до 128. Если смотреть только на сам АЦП то вроде как измерить из 5 микровольт труда не составит с хорошим коэффициентом усиления. С меня требуют точность до 0.5 градусов во всем диапазоне, но проблема в том, что показания АЦП скачут, где 2-3 микровольта какой бы коэффициент усиления не стоял, и у меня ни в какую не получается обеспечить требуемую точность измерения температуры. А там где характеристика ставится круче, точность обеспечивается слихвой. Подскажите - это вообще реально мерить такие напряжения такой схемой? Я уже измучился, пробовал встроенный в АЦП цифровой фильтр (у него можно поставить достаточно большую постоянную времени), городил свои фильтры с большими постоянными времени - не помогает.
Если долго вылизывать разводку и обвязку такого АЦП, то можно получить около 1 мкВ точность. Это долго и мучительно. Я ставил сдвоенный чоппер с усилением на 10 и фильтром. И, только после него уже АЦП. Полмикровольта получается без особых танцев с бубном.
По-поводу чоппера - в чем его преимущество перед встроенным в АЦП усилителем? К тому же чоппер даст дополнительный уход всей схемы по температуре.
Цитата(yanvasiij @ Jul 25 2016, 07:24)
По-поводу чоппера - в чем его преимущество перед встроенным в АЦП усилителем? К тому же чоппер даст дополнительный уход всей схемы по температуре.
А насколько по температуре убегает Ваш АЦП?
У внутреннего опорника ppm = 15. При работе от внешнего опорного дрейф зависит от ppm референтного резистора. Я пробовали так и так - уход для термопары типа R, при нагреве на 50 градусов, не превышал 1-го градуса (для остальных и того меньше).
Цитата(yanvasiij @ Jul 25 2016, 12:44)
У внутреннего опорника ppm = 15. При работе от внешнего опорного дрейф зависит от ppm референтного резистора. Я пробовали так и так - уход для термопары типа R, при нагреве на 50 градусов, не превышал 1-го градуса (для остальных и того меньше).
Да неужели? А дрейф ноля входного усилителя сколько?
Gain Drift vs. Temperature = 3 pmm
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.