Здравствуйте!

Посоветуйте, пожалуйста, датчик температуры и схему обработки к нему (если необходимо).
Если не с цифровым выходом, так с аналоговым выходом (терморезисторы).

Необходимо измерить температуру крупного металлического объекта.
Условия эксплуатации прибора и датчика следующие.
Прокатный стан. Поверхность достаточно ровная (подушка с подшипником).
Температура приблизительно +20...+85 гр. Ц.
Смазывающая охлаждающая жидкость (СОЖ): горячая вода, масло, химия...
Вибрации.
Точности в 1-2 гр. Ц., думаю, хватит.

Т. е., основные задачи следующие:
1. Обеспечение герметичности датчика.
2. Обеспечение хорошего теплового контакта между датчиком и объектом измерения.
3. Минимальное энергопотребление.

Датчик предполагается сделать выносным, т. е., соединяться с прибором будет кабелем длиной 10-20 см. Можно поместить в какой-либо корпус небольшой, залить компаундом и т. п...

Предыдущий вариант делался на TMP03 (корпус TO-92). Плоской частью корпуса - к объекту измерения. Залит эпоксидкой.
Только скорость реакции низкая, да и точность оставляет желать лучшего при такой конструкции.
Вот, желаемо теперь улучшить.
Пересмотрел много вариантов в корпусах SOIC, TO-92, SOT и т. п., но у всех преимущественная теплоперадача - через выводы, а мне нужно мерить температуру металлического объекта...
Смотрю в сторону термосопротивлений. Только вот, электроники бы поменьше (габарты ограничены) да потребление поменьше (питание от батарей).

Спасибо заранее!

Странно, что речь идет об измерениях на промышленном объекте, и в то же время применяются "самодельные" датчики. А Вы не смотрели, например, здесь? В самых различных исполнениях.

"Термопреобразователи сопротивления медные ТСМ Метран-243 (50М) предназначены для измерения температуры малогабаритных подшипников и поверхности твердых тел."

Правда, конечно, все это дороже в несколько раз, чем TMP03

Здесь - очень хорошая книжка по обработке сигналов с датчиков, в том числе и с термосопротивлений. Для обработки АЦП из серии AD77ХХ (AD7730) или AD7705

Поправьте меня семеро, если найдете ошибку

P.S. Дорого все это... (

Скажите, а бесконтактные методы измерения рассматривались? Например, с использованием пирометрических датчиков? В данном диапазоне температур должно работать...

У нас ТСМ Метран-243 применяются, в частности, для измерения температуры рабочих и установочных колодок турбин. При работе на датчики попадает охлаждающее масло с температурой 65-70 град. С. То есть с точки зрения герметичности и условий работы они должны подойти и в Вашем случае

Дело в том, что там жёсткое ограничение по габаритам и по питанию...
Мало места для установки прибора.
Система беспроводная (радиоканал), питается от батареек.
В данный момент габариты корпуса приблизительно 115х80х55 мм.
Ну, допустим, хвост с датчиком ещё...
Вода льётся со всех сторон достаточно мощным потоком...
И куда в этом случае направить пирометр?
Цена пока значения не имеет.
Главное - надёжность, простота сборки и наладки (для нас), малое потребление и минимальные габариты.

Вы говорите жуткие вещи.
Сфомулируйте задачу корректнее.

В процессе измерения температуры пирометр обычно направляется в сторону объекта измерения.
Впрочем, я задавал вопрос.

Где то видел малогабаритные плоские платиновые термосопротивления. Найду и скину попозже.

Я знаю куда пирометр направляется
Только никто его направлять не будет. Да и некуда, получается.
Кругом вода и объект измерения закрывается ставнями в процессе работы.
Измерение температуры может производиться с частотой несколько герц.
Маленькие герметичные коробочки с датчиком температуры ставят в сам прокатный стан.
На "подушки" с подшипниками. На верхнюю, на нижнюю.
Расстояние между стальными подушками - 50-60 мм.
Площадь подушек, пусть будет 500х500 мм.
В подушках находятся подшипники, которые греются.
Узлы прокатного стана охлаждаются с помощью СОЖ, которая льётся там в изобилии со всех сторон.
Давление мне неизвестно.
Вот. Вроде, описал всё более подробно



Нашёл я их, впринципе, Honeywell, допустим...
Оптимальную схему преобразования сигнала надо
За книжку огромное спасибо!!! Буду смотреть.
Ссылку тоже изучаю сейчас.



Спасибо. Посмотрел. Но они просто огромные!!!
IP65, а мне не менее 67, даже 68 надо...
К томуже сделаны в виде зонда... и как его приспособить для измерения температуры плоской поверхности?

А мы говорим о цилиндриках D=5мм L=25мм? Степень защиты, конечно, подкачивает (
У нас их прижимают к поверхности металла колодки турбины "боком" (в смысле не торцом) с помощью скобы
Еще датчики у нас без торцевого прижимного кольца с резьбой.

Воды, правда, в турбине нет, только горячее масло.

Скажите, а прибор будет стационарным и необслуживаемым? Или его как минимум раз в неделю будут снимать?

Не... не о цилиндриках... я, может, даташит не тот смотрел
Посмотрим на цилиндрики обязательно
Такой размер устраивает. Но площадь контакта цилиндр-ровная поверхность очень мала...
Это, думаю, очень плохо отразиться на точности измерений и на скорости установления температуры
Отверстия сверлить в подушках недопустимо. Только прижимать. Прижимать можно магнитами.
Герметичность можно обеспечить, уложив провода в ТУТ, залив датчик компаундом (оставить только контактируемую поверхность). Это нетрудно.

Страшно даже что-то советовать, ни разу не сталкивался с прокатными станами

Еще на ТЭЦ для измерения температуры поверхностей нагрева конвективного пароперегревателя берут термопару и приваривают ее горячим спаем к металлическому пятаку.

Эта так... Оффтоп и флуд

tazik дело говорит. сама термопара места занимает настолько мало насколько возможно и энергии не потребляет. места для размещения коробочки с мостом с терморезистором для компенсации температуры холодного конца должно хватить... Це ж классика жанра, см. Электрические измерения неэлектрических величин.Под ред.П.В.Новицкого.1975:

помехи, наводимые в цепи термопары - хз. усреднением ФНЧ должны убиться

Кстати, что ALL думает по поводу AD590?
Только вот интересует, какой корпус лучше взять?
1. TO-52.
2. FLATPACK.

Т. е., в каком случае будет максимальная теплопроводность и максимальная скорость установки температуры (для моего случая)?
Думаю, что FLATPACK.
Схемотехника там простая, как я понял. Стабилизатор напряжения для него (не очень обязательно), точный резистор и усилитель с небольшим КУ (предпочтительно, но необязательно).

А, может, вообще термисторы использовать? EPCOS, допустим.
Там и усиливать не надо будет... источник тока сделать, и всё...
Вычисления всё равно в ЭВМ будут производиться.

термопара с ОУ...

Почему бы и нет... Даже источника тока не требуется...
Вот пример на термисторе с Радиокота
Только вполне может статься так, что Вам придется градуировать свой прибор по точкам. Если он в одном экземпляре, то нет никаких проблем. Плюс из-за большего расброса характеристик, скорее всего будет требоваться повторная калибровка прибора при замене термодатчика. Это в свою очередь приведет к удорожанию ЗИПа (оперативный персонал будет менять датчик вместе с калиброванным под него прибором).


Понятно, что это не мое дело, но все-таки. Металлургия является сферой поднадзорной Ростехнадзору. То есть любые средства измерений должны иметь сертификат об утверждении типа средств измерений. У Вас с этим проблем не будет?

И потом, как Вы собираетесь обеспечивать КИПовцев ЗИПом для данного прибора? - Термодатчики к нему будут в своем роде уникальные (в смысле, нестандартные).

Это к тому, что может быть, лучше все-таки использовать уже стандартные термодатчики промышленного производства?

Пишу с точки зрения эксплуатанта - врага всякого разработчика

Ссылку смотрю, спасибо.

Приборов предполагается несколько.

Ну, это не совсем средство измерения

Да я бы с удовольствием использовал что-нибудь стандартное, но ничего полностью удовлетворяющего мои требования не нашёл пока...

Пожалуйста



Ну понятно, бывает )

З.Ы. Почитал Ваши предыдущие посты - стало как-то более ясно, что за прибор делается, и как он примерно выглядит
Действительно, сложно найти что-то подходящее...

По поводу термисторов...
Что-то я уже сомневаюсь в их точности...
Дело даже не в предполагаемом индивидуальном подходе к каждому из датчиков, а просто в точности...
Ссылку посмотрел. PTC. Интересно. Понятно, вроде.
Но в других местах читал, что в таком диапазоне точность термисторов почти на порядок хуже, чем мне нужно и рисунок 2 на странице 3 даташита на KTY84 это подтверждает, если я не ошибаюсь
И что?
NTC. У них, как я понял, точность лучше гораздо... но...
Склоняюсь опять к использованию платиновых RTD...
Блин, ну только вот куча операционников и цена всётаки смущают немного

Вобщем, не знаю, что выбрать. Всего так много
Еще раз, критерии (не в порядке важности).
1. Диапазон измеряемых температур приблизительно +20...+85 гр. Ц.
2. Минимальное энергопотребление (можно, конечно ключиком коммутировать питание).
3. Минимальные габариты.
4. Не очень высокая стоимость.
5. Наименьшая постоянная времени датчика.
6. Герметичность конструкции.
7. Обеспечение наилучшей теплопроводности между объектом контроля и датчиком.
8. Стойкость к вибрациям.
9. Точность 1-2 гр. Ц.
10. Меньше возни.

Датчик вместе с электроникой для него можно поместить в одном маааленьком корпусочке из которого идёт по кабелю уже усиленный сигнал на АЦП.

Ну вот как-то так. Сумбурно, конечно, но написал как смог

Здравствуйте. Здесь обсуждалось подобное.
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...=45972&st=0

"Датчик вместе с электроникой для него можно поместить в одном маааленьком корпусочке из которого идёт по кабелю уже усиленный сигнал на АЦП."
ИМХО лучше по кабелю передавать уже оцифрованный сигнал.

Идём смотреть



Ясное дело! Но кабель там 10-20 см всего.

Да решите уже, наконец, что-нибудь.
Если приборов мало - возьмите термистор. Сэкономите на деталях

Задача элементарно решается применением кремниевых резистивных датчиков датчиков температуры с простейшей линеаризацией дополнительным резистором и индивидуальной калибровкой каждого датчика.

Поподробнее, пожалуйста
Т. е., берём NTC термистор. Параллелим его обычным резистором (допустим, как в ДШ MICROCHIP).
Далее калибруем.
Т. е., линейность нас не должна пугать - устраняем её с помощью ЭВМ.
Так?

Но я пока до сих пор не прояснил для себя насколько хорошо проводят тепло корпуса термисторов эпоксидные, стекляные, которые имеют не особо плотный контакт с поверхностью объекта контроля. Т. е., эти корпуса надо будет заливать, допустим, НОМАКОНом, для обеспечения герметизации и наилучшей теплопроводности?

После линеаризации характеристики терморезистора в Вашем диапазоне температур погрешность, вызванная нелинейностью характеристики и так будет много меньше требуемой Вами погрешности, так что ее не потребуется и править. Давно могли б и подсчитать. А речь шла не о термисторах, а о датчиках KT, KTY от Infineon и Philips. Используемая в их производстве технология гарантирует один из важнейших показателей - долговременную стабильность. По поводу быстродействия датчика - неужели подшипники перегреваются мгновенно? Размещать датчик безусловно предпочтительнее не на поверхности, а в глухом отверстии. Лучший контакт с контролируемым объектом, проще закрепление.

Это уже NXP.
http://www.nxp.com/#/homepage/cb=[t=p,p=/50813/16784]|pp=
[v=p,t=pfp,i=16784,fi=,ps=0]|[4]
Вставки что-то глючат.

Так а что это?
Этоже PTC термисторы?!
Что-то я не понимаю.
Смотрим точность.
Там более 1 гр. Ц. при 25 гр. Ц.
Далее - растёт ошибка...
И во всём моём диапазоне...
Смотрим зависимости Maximum expected temperature error.
Может, я не понимаю, что даёт нам линеаризация...
Если не сложно - объясните, пожалуйста!



Подшипники нагреваются не мнговенно, но очень быстро. К тому же, пока тепло дойдёт через металл до датчиков, может пройти много времени... Сделать глухое отверстие - нет возможности. Требование заказчика - измерение температуры поверхности. И только. Да, это менее точно, более проблематично. Но так требуют...

Вот постоянная времени KTY82.
Такие датчики используются в схемах защиты мощных электродвигателей.

Допустим. Таблица в даташите на KTY81-1.
Зависимость ошибки от температуры.
От 1 до 6 гр. приблизительно.
Что это?
Как на эту ошибку повлияет линеаризация аппаратная?
Каков её смысл?
Зачем нужна линеаризация аппаратная, если мы всю дальнейшую обработку ведём в ЭВМ (всякие там полиномы аппроксимирующие)?

Корпус, какой Вам удобней плотно прикрепить, все будет от качества теплового контака зависеть. Инерция у них довольно низкая. Усилителя не нужно, и без него хорошо работает с АЦП.

Подшипники нагреваются не мнговенно, но очень быстро. К тому же, пока тепло дойдёт через металл до датчиков, может пройти много времени... Сделать глухое отверстие - нет возможности. Требование заказчика - измерение температуры поверхности. И только. Да, это менее точно, более проблематично. Но так требуют...

В своих сообщениях Вы сами себе противоречите. "...пока тепло дойдет до датчиков...". Следовательно, постоянная времени объекта измерения существенно больше постоянной времени датчика, которой можно будет пренебречь. Когда я писал про датчики KTY, то предполагал, что предусматривается какая-то схема в месте размещения датчика, преобразующая изменение сопротивления в выходной сигнал напряжения, а лучше тока, ведь наверняка информацию требуется передать на порядочное расстояние, и предусматривается калибровка датчика. Если калибровка нежелательна, то, конечно, выход только в использовании датчиков (чувствительных элементов) с минимальной погрешностью, а это платиновые термометры сопротивления и некоторые полупроводниковые датчики.
Стоит учесть, что все пластмассовые корпуса влагопроницаемы, и непосредственное закрепление такого датчика в месте измерения с агрессивной средой приведет к короткому сроку его службы и непредсказуемым изменениям характеристик, которые, вероятно, будеи невозможно отследить.

Вобщем да. Я согласен. Но это устройство достаточно универсальное, может использоваться и в другом месте, где действительно нужна маленькая постоянная времени... К тому же заказчики в измерении температуры понимают гораздо меньше моего, а датчики будут проверять тыканьем в них пальцем и дыша на них. И если увидят, что температура не меняется, то будут задавать вопросы



Ранее датчик температуры был встроен в корпус прибора. Сейчас хочу сделать датчик выносным для упрощения конструкции и большей функциональности. Но расстояние между датчиком и корпусом прибора ожидается 10-20 см. Не более.
Как я писал ранее, электронику можно разместить вместе с датчиком в маленьком герметичном корпусе и осуществлять крепление сборки на объект контроля (прижим с помощью магнитов в моём случае).
Главное, чтобы электроника не вносила существенную погрешность в моём рабочем температурном диапазоне (+20...+85 гр. Ц.).



Калибровку произвести можно. Кстати, RTD не калибруются? А под полупроводниковыми какие понимаются?



Уэто учтём на будущее. Спасибо!


По поводу KTY.
Я ошибался. Это кремниевые датчики температуры, а не PTC термисторы... Виноват

Спасибо Пушкарёву Михаилу за статью а akl за ссылку!

Любой датчик можно калибровать, а можно и не калибровать. В случае с платиновым термометром сопротивления, к примеру, для класса B отклонение от НСХ составляет 0,3+0,005|t|. Предположим, такая погрешность в требуемом диапазоне температур Вас устраивает, Ваше устройство способно корректировать нелинейность характеристики по таблице НСХ или соответствующему полиному. Подключаете магазин сопротивлений на вход устройства, выставляете сопротивление соответствующее значению НСХ при требуемой температуре, смотрите на отсчетное устройство, температура соответствует заданной, устройство работает. Покупаете термометр сопротивления класса B, подключаете его к устройству и все. Если требуется обеспечить более высокая точность, устройство калибруется. Чувствительный элемент устанавливается в термокамеру, по нескольким температурным точкам проводятся измерения, определяется передаточная функция, аппроксимируется, устройство подстраивается, проверяется. Получаем погрешность измерения лучше, чем у исходного чувствительного элемента. Остается проблема долговременной стабильности. Где гарантии, что характеристики чувствительного элемента не изменились через сутки по причине его никудышного качества или по причине воздействия агрессивной измереяемой среды. Так что решение зависит от грамотно составленного технического задания.

Прям дети какие-то - пальцем тыкать

Должна быть программа испытаний в соответствии с техзаданием. Что-то Вы совсем заказчика избаловали

Дык они коммерсанты, как дети
И ТЗ на словах
Просто я хочу сделать прибор хороший...

Анализирую полученную информацию и буду делать выводы...

И всётаки, влияет ли линеаризация на ошибку или нет?
И что конкретно происходит при линеаризации, т. е., засчёт чего она осуществляется? Допусти в отношении NTC термисторов и кремниевых датчиков температуры.

Ничего, если на книгу сошлюсь? "Методы практического конструирования..." - в общем та, что в самом начале. Стр. 173 - линеаризация термисторов.
Если у Ваш прибор будет иметь индивидуальную таблицу пересчета для каждой из температур (0, 1, 2 ... град.С) для конкретного датчика, то смысла в линеаризации нет.

Зато в случае применения линеаризации можно попробовать калибровку по 2 точкам - началу и концу шкалы. Но ошибка скорее всего все равно будет больше, чем при индивидуальной таблице пересчета.

Если не прав, то поправьте, пожалуйста...

Книжку читал



Ну, понятно. А ведь можно не таблицу иметь, а просто аппроксимировать эту нелинейную характеристику - и всё! Разве это сложно? Таблицу в Excell, аппроксимируем, формулу получаем - и готово! Но вопрос пока предыдущий остаётся.
В даташите, допустим, на KTY84 таблица со столбцом "температурная ошибка" в Кельвинах. Т. е., каждой строке таблицы (каждой температуре) соответствует своя ошибка. Причём ошибка весьма большая... Что это за ошибка и что происходит с ней после линеаризации - ВОТ ЭТОГО Я НЕ ПОНИМАЮ!
Или эта ошибка - допуск на всё продукцию данного типа? Т. е, допустим отклонения показаний от номинала... и на неё особо не следует обращать внимание, т. к., каждый из датчиков будет калиброваться?



Понятно

Тааак... что-то там пропало, кажется, из первоначального варианта? Почему?

Да, в принципе, можно и так. Здесь на прошлой неделе была тема - мужик с похожей штукой мучался: нелинейная характеристика, необходимость аппроксимации. Только вот найти не могу (

Как-то не кажется, что это будет раз - и все ) Буду рад ошибиться



Допуск на всю продукцию данного типа.
Если каждый и по точкам, то не стоит обращать внимание.
А собственно нелинейность видна по температурному коэффициенту сопротивления %/К



Да ляпнул - не подумав. В том роде, что дескать роль сопротивления термистора в параллели с резистором уменьшается. И из-за этого уменьшается влияние нелинейности. Глупость, конечно полная. Не так там все

Допуск - теперь понятно.



Это видно, да. Я на него смотрел
И линеаризация воздействует на ТКС и следовательно на зависимость сопротивления от температуры?



А как там всё?

Мужика поищем

По поводу PTC...
http://www.compel.ru/catalog/sensors/temperature/philips
Т. е., видимо, я путаю PTC термисторы кремниевые (полупроводниковые кремниевые датчики температуры) с простыми PTC термисторами...

При параллельном соединении резисторов зависимость сама по себе нелинейная получается Rсумм(Rx)=[R*Rx]/[R+Rx]. График функции выпуклый. Тогда как график зависимости сопротивления термистора от температуры вогнутый

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Посмотрите приложенный файл - вроде там все понятно. Почему-то "линейные" зависимости получились не прямыми Исходные данные взяты для KTY84

Нажмите для просмотра прикрепленного файла



Нашел, вот

[quote name='tazik' date='May 1 2008, 11:22' post='404878']
При параллельном соединении резисторов зависимость сама по себе нелинейная получается Rсумм(Rx)=[R*Rx]/[R+Rx]. График функции выпуклый. Тогда как график зависимости сопротивления термистора от температуры вогнутый

С параллельным соединением всё понятно! Я уже разобрался. Построил зависимость общего сопротивления от температуры - и сразу всё стало понятно.
Не понятно как обстоят дела с последовательным соединением... т. е., написано, что тоже можно так линеаризовывать, только нужен не источник тока, а источник напряжения. Что происходит в этом случае?

Посмотрите приложенный файл - вроде там все понятно. Почему-то "линейные" зависимости получились не прямыми Исходные данные взяты для KTY84

Кстати, у вас на диаграммах, что такое "Сопротивление датчика при линейной зависимости" и "Линейный"?


Кажется, понял...
Параллельное соединение.
Источник тока. Ток константа. Измеряем напряжение на результирующем резисторе, сопротивление которого изменяется достаточно линейно в диапазоне линеаризации.

Последовательное соединение.
Источник напряжения. Напряжение константа. Измеряем напряжение на датчике. Оно тоже будет весьма линейно, так как у него и в числителе и в знаменателе (из закона Ома) присутствует нелинейно изменяющееся от температуры сопротивление датчика...

Вот

Почему-то расчет линейной зависимости получился не совсем корректным - прямая вышла "кривой" )
Поэтому добавил стандартный тренд "Линейная" (зависимость).