Прибор предназначается для проведения испытаний полупроводниковых сенсоров в реальных условиях эксплуатации. Сенсор четырехконтактный. Два контакта на нагреватель (параметры нагревателя – ниже). Два – на чувствительный слой, по сопротивлению которого определяется наличие детектируемого вещества. Сенсор работает, только если нагреватель нагрет до требуемой температуры (температура нагревателя определяется также по его сопротивлению).

Исходя из этого две основные функции прибора:
1) Управлять мощностью, подаваемой на нагреватель, для задания его температуры с требуемой точностью (температура контролируется по сопротивлению нагревателя)
2) Индицировать на дисплее сопротивление и температуру нагревателя, а так же сопротивление чувствительного слоя.

Технические требования
1. Измерение сопротивлений чувствительного слоя полупроводникового сенсора в диапазоне 10 кОм – 100 МОм
2. Организация нагрева полупроводникового сенсора. Нагрев постоянный. Сопротивление платинового нагревателя при 25 °С – от 8 до 12 Ом. ТКС=2,5х10-3 (температурный коэффициент сопротивления). Регулировка нагрева и стабилизация температуры в диапазоне от 200°С до 550 °С. Стабилизация температуры нагревателя с погрешностью не более 5 °С. Потребляемая мощность сенсора 220-250 мВт.
3. Отображение на дисплее (LONGTECH LGM12864H) показаний сопротивления чувствительного слоя в кОм, сопротивления нагревателя в Ом и температуры нагревателя в °С. Разрядность индикации две цифры после запятой. Переключение диапазонов (при низких концентрациях для чувствительного слоя требуется переключение в МОм-ы) автоматическое.
4. Индикация подключения сенсора и его состояния (работает, обрыв)
5. Питание от двух стандартных аккумуляторов 1.25В 1300мч
6. Диапазон температуры окружающей среды от -40°С до +60°С. В этом диапазоне погрешность измерения сопротивления чувствительного слоя и температуры нагревателя не должна быть выше 5%
7. Управление 3-мя кнопками с подсветкой TS-A4PS-130


Если кто-то готов взяться, пишите в личку, пожалуйста

Мои замечания.
Температурный коэффициент сопротивления - так это называется для платины около 3.9 тысячных.А коэффициент термического сопротивления - это совсем другое...
5% ошибка в сопротивлении платины - больше 10 градусов, а не 5.При изменении температуры от 200 до 550 градусов мощность нагревателя будет меняться больше, чем в 2.5 раза.Поддерживать температуру датчика (нагревателя) можно легко с точностью до десятых, сотых градуса и очень легко до градуса.
Две цифры после запятой - тоже загадка. Сколько же цифр до?

С таким диапазоном окружающей среды и начальной погрешностью, нагреватель сперва требуется откалибровать.

250 мВт на 100 МОм — это 5 кВ. Ему от такого точно не поплохеет?

100 МОм это чувствительный слой. а ток мы на нагреватель подаем. так что поплохеть не должно


до градуса было бы идеально. но нужно чтобы прибор эту точность во всем диапазоне рабочих температур показал.

до запятой - одного знака достаточно. ту я наверное не совсем корректно выразился. в моем понимании и 1.23 кОм и 123кОм (что в 100 раз больше) - и там и там будет 2 знака после запятой

P.S.: имелся в виду ТКС, конечно. спасибо за корректировку. исправлю изначальный пост

1.01 - погрешность - 1 процент.
9.99 -десятая процента. Подозреваю, что Вам нужна логарифмическая точность при таком диапазоне.
Вы еще не указали допустимый ток (напряжение) сенсора. И скорость измерений.

это требование вообще к разрядности индикации. а точность нам 1% от показаний за глаза хватит (если это действительно легко реализовать)

Пример грамотно поставленной задачи.
Которая, безусловно, имеет решение.
Взялся б сам, но времени мало.
Если не найдёте исполнителя - пишите в личку, постараюсь помочь.

Вычеркните это замечание из списка своих замечаний.
Речь идёт о температуре нагревателя, неужели это непонятно?


Сопротивление платинового нагревателя имеет относительную погрешность порядка десятых-сотых долей процента от эталонной кривой.
Начальное сопротивление легко вычислить, измерив температуру окружающей среды, до включения потребителей.
Пжлст, не пишите про то, что не понимаете.


См. выше. К Вам это также относится.
Задача поставлена корректно, и нет смысла её обсуждать.

по допустимому току и напряжению чувствительного слоя завтра отпишу (у научного сотрудника нужно уточнить). по скорости измерения - частоты обновления показаний в 1Гц хватит, время t90 (после изменения сопротивления чувствительного слоя показания достигают 90% его значения) ну тоже пара секунд будет нормально.

Лучше не пЕшите больше.
А просто предложите Автору свои услуги.

Это мелочи. Которые уточняются с исполнителем, при подготовке ТЗ.
Как измерять - его прерогатива, и в данной теме любые "советы" - вредны, поскольку оффтоп.

Таким образом, мощность нагревателя в ТЗ отсутствует.

И если на сенсор Вы таки будете давать неозвученную в ТЗ мощность, а значит по умолчанию ноль, то его сопротивление измерить не получится при всём желании.


В смысле, тоже неозвученная в ТЗ, на этот раз, теплоёмкость системы — всё по тому же умолчанию, она ноль, а значит, тупо испарится от любой ненулевой мощности.

все просто - вся мощность сенсора это и есть мощность нагревателя. на чувствительный слой мы подаем только ток, необходимый для измерений его сопротивления (можно пренебречь)

если мы пишем 250 милливатт, значит эту мощность система рассеивает. предполагал, что это очевидно.

Почитайте, например, ТЗ — там два принципиально разных компонента под одинаковым названием "сенсор".

Это стационарная мощность...
Нет, это не просто. Теплоемкость тут важна. Вот "голая" проволочка в воздухе или она же в контакте с массивным нагреваемым объектом - совсем разные вещи для регулятора, если нужно точно поддерживать температуру.
Еще очень сильно подозреваю, что четверти ватта маловато будет для нагрева до 500 градусов чего-то с размерами больше нескольких квадратных миллиметров (по площади поверхности).

Читаем второй пункт, там с самого начала написано, что нагреватель - платина.

Обсуждение действий модераторов - нарушение Правил Форума.

Станислав прав - задача тривиальная, нет ничего необычного. Единственное - что меня смущает, так это измерение сопротивления в 100 МОм. Либо надо измерять 1 мкА (что чревато паразитными токами, т.к. там потребуется еще коммутация), либо поднимать напряжения до 1 кВ.
Ну т.е. задача решаемая, но надо будет эту часть проработать особо скрупулезно в т.ч. на уровне разводки...

А этот чудо сенсор не CCS801 случаем?

Нет, 2 В и 20 нА достаточно, причём с забытой Вами защитой, которая на +60°C на порядки заметнее потечёт.

сенсор российский, не серийный, но принцип тот же

Просто по параметрам очень похож, правда нагреватель там не платиновый.
А название у этого "российского сенсора" есть? Или хотя бы кто делает?

я эту задачу тоже видел как тестовую, чтобы найти внешнего исполнителя под более сложные проекты. Но пока ни одного предложения ни по срокам, ни по цене не поступило. Все боясь продешевить интересуются бюджетом и тем, сколько у нас есть времени. (справедливости ради одно конкретное предложение все-таки было - но оно в разы превышает оценку внутреннего исполнителя).

Времени достаточно. до января точно есть, хотя задача явно столько не требует. За это время еще минимум один похожий проект можно реализовать, их есть у меня.




пока нету

И судя по всему никто не делает
Или это большой секрет?

Я вас не знаю. Вы, похоже, "в теме". Возможно, мы конкуренты. Поэтому ближайшие года пол я подробную информацию о том, откуда эти сенсоры берутся и куда денутся, придержу. (без обид)

Поделитесь: как будете измерять 20 нА с высокой точностью ?

я не "настоящий сварщик", но предполагаю, что падение напряжения нужно мерять на включенном последовательно высокоомном резисторе. как здесь, например (выше форумчан упоминал этот элемент, электрические характеристики у него очень похожи) https://ams.com/documents/20143/36005/CCS80...a4-276d50cdfc3d

Есть и другие способы. Получше - с интегратором.

нам нужен самый простой и быстрый способ исходя из изложенных в ТЗ требований к
1) диапазону и точности измерения сопротивления чувствительного слоя
2) диапазону и точности задания температуры нагревателя
лучше конечно можно сделать и это здорово, только если это не усложняет разработку и не увеличивает трудозатраты на нее

P.S.: допустимое напряжение на чувствительном слое - не менее 0.3 и не более 2 Вольт

всем спасибо за вопросы и комментарии по существу. дополнил и конкретизировал ТЗ чтобы максимально исключить неоднозначность и перечислить все значимые требования

ТЗ на портативный прибор для испытания полупроводниковых сенсоров в полевых условиях

Прибор портативный, работает от внутреннего источника питания. Предназначается для проведения испытаний полупроводниковых сенсоров в реальных условиях эксплуатации.
Сенсор четырехконтактный. Два контакта на нагреватель (параметры нагревателя – ниже). Два – на чувствительный слой, по сопротивлению которого определяется наличие детектируемого вещества. Сенсор работает, только если нагреватель нагрет до требуемой температуры (температура нагревателя определяется также по его сопротивлению).

Исходя из этого две основные функции прибора:
1) Управлять мощностью, подаваемой на нагреватель, для задания его температуры с требуемой точностью (температура контролируется по сопротивлению нагревателя)
2) Индицировать на дисплее сопротивление и температуру нагревателя, а также сопротивление чувствительного слоя
3) Индицировать на дисплее уровень заряда батареи и статус процесса зарядки при подключении зарядного устройства

Технические требования
1. Измерение сопротивления чувствительного слоя полупроводникового сенсора в диапазоне 10 кОм – 100 Мом с погрешностью не более 5%. Допустимое напряжение на чувствительном слое - не менее 0.3 и не более 2 Вольт.
2. Организация нагрева полупроводникового сенсора. Нагрев постоянный. Сопротивление платинового нагревателя при 25 °С – от 8 до 12 Ом. ТКС=2,5х10-3 (температурный коэффициент сопротивления). Регулировка нагрева и стабилизация температуры в диапазоне от 200°С до 550 °С. Стабилизация температуры нагревателя с погрешностью не более 2.5°С. (выставляем с шагом 1°С и принимаем погрешность +/-2.5°С) Потребляемая мощность нагревателя 220-250 мВт.
3. Отображение на дисплее (LONGTECH LGM12864H)
• показаний сопротивления чувствительного слоя в единицах кОм с автоматическим переключением в Мом с двумя знаками после запятой, либо отображением вида X.XX*10^X Ом во всем диапазоне.
• сопротивления нагревателя в Ом с двумя знаками после запятой
• температуры нагревателя в единицах °С
• заряда батареи, а также процесса и окончания заряда при подключении зарядного устройства
4. Индикация подключения сенсора и его состояния (работает, обрыв)
5. Питание от двух стандартных аккумуляторов 1.25В 1300мч
6. Диапазон температуры окружающей среды от -40°С до +60°С. В этом диапазоне погрешность измерения сопротивления чувствительного слоя и температуры нагревателя не должна быть выше указанной в п1. и п2. соответственно
7. Управление прибором 3-мя кнопками с подсветкой TS-A4PS-130. Одна – включение и выключение, остальные две – задание температуры

Все-таки - откуда это число ТКС=2,5х10-3 ?

экспериментальное (там не чистая платина)

Тогда нужен полином. Он есть у Вас?

есть ли у нас многочлен? конечно же у нас есть многочлен!

R=Rto+ТКС*Rto(T-To)

если серьезно - считаем, что зависимость от температуры линейна. а даже если и нет - это наша проблема. В ТЗ указано, что температуру нагревателя оцениваем по его сопротивлению (по линейному закону). непосредственно мы ее мерять не будем (по крайней мере при приемке работы).

Ещё думаем смягчить требования к диапазону сопротивлений чувствительного слоя. попробуем обойтись верхним пределом в 10МОм (но это пока не точно. посмотрим, какое у нас сопротивление изоляции между выводами корпуса. может будем просто отбраковывать элементы с сопротивлением, превышающим этот порог).

Tanya, платина - это химический элемент.
А платиновый терморезистор - электронный компонент.

Прошу впредь не путать эти понятия. Особенно до выписывания бана умственному антиподу.

Поясните, что есть "логарифмическая точность".
В литературе, такого понятия не встречал.


Модератор Tanya, здесь действительно всё просто.
Теплоёмкость не важна.

добавил рисунки с изображением аналогов, чтобы было понятно, что из себя этот нагревательный элемент, чувствительный элемент и сам сенсор представляют. размеры там 2х1х0.5 мм.

Неизвестные тепловые сопротивления и тепловая ёмкость необходимо определить опытным путём до начала каких-либо работ по электронике. Возможно, в заданном диапазоне температур указанной ёмкости аккумулятора (для неназванного необходимого числа циклов измерений) недостаточно. Число циклов измерения при наихудших условиях эксплуатации, возможно, тоже имеет определяющее значение для прибора.