Подскажите какой разрядности АЦП необхожимо применить для измерения температур термопарами ХК,ХА с точностью +-1С в диапазоне 0..1000С.В смысле учитывая погрешности АЦП в младших разрядах(и другие погрешности, нелинейности...).Достаточно ли будет 10бит АЦП в микроконтроллере если применить передискретизацию до 12-14бит или необходим внешний АЦП?

м.б. имелось ввиду разрешение?

Разрешение 1С.
Погрешность измерения +-1С.(то бишь 1МР)

Можно использовать 10 разрядный АЦП МК если его погрешность от нелинейности, собственного смещения, ошибки квантовани будет меньше 1/2 МЗР, что как правило для 10р АЦП МК не реально.
Лучше использовать МК с 12р АЦП (такие есть у Microchip - PIC16C770/771/773/774) или внешний АЦП.

а как насчет передискетизации?

Я работаю с АЦП фирмы AD. Обычно это 24 разрядные АЦП - реально они могут правильно показать 19-20 разрядов (если RMS - то до 22 разрядов). Линейность 0.001%.
Просто ответить на этот вопрос немного затруднительно - проблема в том, что точность показаний некоторых 10 разрядных АЦП бывает 2-3 разряда, т.к. эти АЦП предназначены для быстро изменяющихся сигналов. Для татчиков подходят АЦП с дельта-сигма преобразователем.

Однозначно не подойдет. 1000С/1024=0,98 дискреты на град.Не реально.
С другой стороны:
1. Термопара ХК дает 6,88 mV на 100 град.На 1 град. 0,0688 mV.
2. На 1000C -68.8 mV.
3. Контроллер измеряет от 0-5 В.Т.е. 5/1024 ~5 mV на дискрету.(около 100С)
4. Ставим инструментальный усилитель на 200 (чтобы перекрыть всю шкалу-стандартное значение)
5. 5B/200 = 25 mV.С усилителем АЦП контроллера измеряет от 0-25mV.
25/1024~ 0,025 mV на дискрету, что обеспечивает ~0,5 С. Вроде красиво, но ненадежно.

Желательно увеличить разрядность АЦП.

Если очень хочется, то можно и 10-разрядный. Если добавить усилитель с низким дрейфом и одно-двух-четырех(...n...)разрядный ЦАП (на ключах, реле...или настоящий) для сдвига уровня. И компенсацию холодных (в данном случае) концов.
А ухищрения с искусственным увеличением разрядности не могут победить нелинейность. Кроме того, лучше и важнее измерения усреднять по периоду сети.

Хорошо, а если использовать МК от SiLabs 8051F350 с 24 сигма-дельта на борту.Такой Вариант прокатит?Просто очень хочется обойтись минимумом(необходимым и достасточным) дискретных элементов.Конить пробовал на этих контроллерах лепить измерители темопар.

P.S. на телесистемах видел пост в котором говорили что терморегуляторы ОВЕН ипользуют 16бит АЦП.

В терморегуляторах ОВЕН стоят V to F synchronous convertrer- AD7740 , корпус soic, если кто будет внутри искать

Во всех новых АЦП AD этой серии внутри должен стоять цифровой фильтр подавления сетевой помехи.
Скорее всего 16 разрядов это уже без "пляшуших" младших разрядов. т.е. показывает то, что на входе - реально (при выполнении всех требований по включению).
У AD должны быть специализированные АЦП для подключения термопар (может быть AD7740 даже одна из них).

К выбору АЦП для термопары надо подходить осторожно.Сигма-Дельта удачный выбор.
Высокая разрядность преобразования,всякие фильтры,возможность калибровки перед
измерением, но они не подходят для термопар напрямую.В них отсутствуют средства
компенсации холодного спая.Ошибка в определении величины холодного спая может
свести на нет все измерения.Основная масса этих АЦП измеряет в 2х диапазонах.
0-19.5 mv и 0-2.5 В. Для 16 разрядного АЦП имеем.
19.5/65535=0.3 mkV , но это всего 300С для данного случая.Этот диапазон используют для
тензодатчиков.Их напряжение в этом интервале.
2.5/65535 = 38 mkV результат хуже. Это для 1000С в нашем случае.

Поэтому фмрма AD разработала специальные микросхемы для термопар-AD956,AD957 и др.

Мне кажется лучше всего вообще использовать специальные микросхемы с преобразователем
4..20mA , которые можно встроить прямо в термопару.

Ну, это чересчур сложно. Проще подмешать к входному сигналу шум с СКЗ в 0,5-1 ЕМР (лучше предварительно его пропустить через простой фильтр ВЧ), с дальнейшим усреднением и "натягом" недостающих разрядов.
Верно. Нелинейность - не могут. Дифференциальную же нелинейность - могут. Для этого СКЗ шума нужно выбирать максимально практически допустимым (реально, не более 2 ЕМР СКЗ).

А почему только в 2-х, где-то попадалась информация что даже в 3-х (или в 8-и?).

За всеми их разработками сложно уследить,да и сами АЦП уже где-то рассматривали.
Можно менять диапазон и с помощью Vref.Но сейчас не о том.

а что это за диапазоны?
Насколько я знаю входное напряжение АЦП определяется напряжением питания и Vref.

Холодный спай легко компенсируется включением AD592. Схема - рис. 11 из http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_S...0329AD592_a.pdf

Из всего сказанного получается:
1.Для получения разрешения 1С в диапазоне 0..1000С нужно 10бит(в идеале)
2.Так как идеала не бывает берем минимум 16 бит дельта-сигма со встроенным фильтром на 50Гц.
3.Перед АЦП ставим инструментальный усилитель с Ку=Vref / Uтермопары мах;

По программной реализации:
1.Измеряем напряжение на термопаре Uтп;
2.Измеряем температуру холодного спая(учитывается програмно) Тхс ;
3.По Тхс определяем термоэдс холодного спая Uхс;
4.Находим разницу Uт=Uтп-Uхс;
5.Из Uт табличным методом или через полином определяем температуру.

Если чтото не так прошу меня поправить.

И еще вопросы по аппаратной реализации:
1.Обязательно ли использовать термокомпенсационные провода(если да то какие для конкретных типов термопар).
2.Если используются термокомпенсационные провода то холодный спай будет в точке подключения проводов к колодке измерителя, а если обычные провода то в точке соединения проводов и термопары?

P.S.Если я задаю слишком тупые вопросы просьба не пинать ногами, просто сталкиваюсь с этим впервые.

Не могу понять, вопрос в чем заключается?
По применению АЦП можно пойти почитать на русском www.analog.com.ru - консультационный центр, там есть статьи на тему применения и т.д. Если используется не AD, то это не меняет принципы работы.
Да и термопары сейчас никто уж не применяет - платиновых термодатчиков до 1000 С полно на каждом углу продают (если память не изменяет даже китайцы по доллару за штуку такие продают)
Там не нужна кстати термокомпенсация холодного спая.

Вопрос в том правильно ли я описал алгоритм измерения температуры.

Думаю, что нет. (хотя это только мое ИМХО)

Термопары как применялись, так и применяются в технологическом оборудовании, особенно работающим на воздухе при t>1000 C. Чем Вы будете выводить термометр сопротивления? Медью? - сгорит. Нихромом - сопротивление большое.
Pt термометры сопротивления на высокие температуры не такие уж дешевые.

Комперсационные провода не нужны, если у термопары чувствительность при температуре перехода от термопарных проводов на обычные стремиться к нулю
или если провода термопары идут из рабочей зоны до измерителя.

Тип проводов выпускается по конкретный тип. Они так и называбтся - компенсационные провода для ....



Да

во уже чето проясняется

А если по 4 проводной схеме?
А вот гдето попадались по 1 доллару - дорого? (Ну так ведь на порядок точность можно сделать выше).
Зачем к термопаре тогда АЦП нужно - если там в принципе точность выше не бывает 0.5%
Ставите микросхему с токовым выходом (все как обычно) и все дела.

Все как учили

Компенсационные провода желательно свить, экран по вкусу/необходимости.


Про расстояние между датчиком и измерительной схемой нам ничего не сказали, а если оно значительно (наверняка), то от неравенства температур шнурков в жгуте (а их придется делать из чего-то нихромообразного со всеми вытекающими) легко набежит погрешность, соизмеримая с требуемой точностью. Это, кстати, отдельная тема. Я бы попытался уговорить заказчика хотя бы на 5 градусов погрешности в конце шкалы.
А найти RTD class A (опять же погрешность) на 1000 С... - я не справился. Как-то они все на 500-600 С.

На 1000 гдето были китайские - искать надо.
А вот до 800 - 0.05% в каталоге Farnell 541-102
Heraeus делает на 1000 градусов (кажется)

В принципе правильно, кроме знака в пункте 4. Находить надо сумму...
Компенсационные провода применяют преимущественно для дорогих термопар из благородных металлов и их сплавов. Вам этого не нужно. Если надо удлинить, то удлиняйте медными, а в месте перехода измеряйте температуру. Там и будет холодный спай.
Не обольщайтесь полиномами и таблицами - 1 градус это не шутка для такого диапазона. Реальность такова, что калибровка как минимум раз в год нужна. Тщательно читайте данные термопар - это своя наука. Например, некоторые прекрасно работают в окислительной среде, но не любят вакуум или водород (углеводороды, CO и т.п.) , другие - наоборот. Правильное экранирование и симметрия входной части поможет с синфазной наводкой, скрутка - с магнитной. Бывают усилители с фильтром - это лучше, чем фильтр в АЦП.

Экая Вы замечательная. Я пропустил.

имхо, медью можно будет подключиться там, где температура будет в пределах 100 С (чтобы не мучаться с измерением температуры холодного спая), а до этого места еще дотянуться нужно.

Угу, я про долговременную стабильность даже писАть не стал - там столько бумажек по поверке... Тоска.

2 lks К сожалению, stability 0.05% - это даже не tolerance. Обратите внимание: для RTD class A погрешность нормируется только до 650 С, а class B исходно не вписывается в 0.1%.

На платиновых (Pt - Pt+Rh) градус на 1000 (т.е 0.1%) получается без проблем, разрешающая способность - еще выше. Проблема только в калибровке и в загрязнении спая, если среда не абсолюно нейтральная.

На 1000 С сделать нормальный переход с Pt на другой металл не тривиальная задача. С другой стороны, раз термометр дешевый - значит платины там очень мало, а раз так - то при высоких температурах будет проблема временнОй стабильности такого датчика

Хорошо, если проблема в этом и весщ не серийная, то умные люди берут керамический нагреватель для паяльника - там вольфрамовый слой внутри (по толстопленочной технологии) - говорят, что неплохо все работате до 1000 и выше - только придется индивилуально калибровать каждый датчик. Если микроконтроллер используется, то не проблема?

Впрос в массовости, цене, аттестованности итп. Конечно можно сделать датчик температуры из подручных материалов, если это "для себя". Если это серия - то черевато, тем, что не известно как это все будет жить через год и более. Калибровка самопального датчика с точностью 1 С от комнаты до 1000 С не делается "на коленке" - где и чем калибровать. Камера не должна иметь градиентов >0.5 С по темпреатуре в пределах рабочей зоны во всем интервале температур. Не вопрос, если у Вас на работе есть необходимое для этого оборудоывание. А если нет - то те, кто это делает за деньги за калибровку вашего датчика запросят столько, что у вас сразу пропадет всякое желание что либо у них калибровать.
Типовые решения хороши в первую очередь своей абсолютной предсказуемостью. По использованию термопар накоплен огромный опыт применения, что во многох случаях является определяющим, несмотря на очевидные минусы по сравнению с скажем Pt термометрами.

Согласен повторяемость огромный плюс любой конструкции.На термопары корые планирутся ипользоваеть есть ГОСТ, в нем есть НСХ, расчетные полиномы,условия экплуатации и т.д.

Я это тоже знаю, но я говорил о Сигма - Дельта АЦП AD7705,08.14.18 и пр. Фирма рекомендует в
качестве источника опорного напряжения микросхему AD780.Это 2.5 или 3 вольта.




Я советовал AD956/AD957.Они мне больше нравятся.

Наверное Вы имели ввиду AD596/AD597.
AD592 позволяет компенсировать спай практически любой термопары, Надо только резистор правильный поставить

Вы правы.Опечатка вышла.Спасибо за замечание.