. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Měření teploty s vysokým rozlišením
12. července 2011 - 8:00 | Pandatron | Měření teploty s vysokým rozlišením | Komentářů: 0  

Měření teploty s vysokým rozlišením

Zvýšením rozsahu při měření teploty s obvodem AD8494 se zaobírají Moshe Gerstenhaber a Michael O'Sullivan ze společnosti Analog Devices.

Termočlánkový zesilovač AD8494 od společnosti Analog Devices, Inc. má tu výhodu, že přímo ve svém pouzdře integruje druhé teplotní čidlo, které se používá při kompenzaci tzv. studeného konce termočlánku. Přesto že tak obvod původně nebyl navržen, pokud se vstupy zesilovače uzemní, je možné použít i toto čidlo pro přímé měření teploty ve stupních Celsia. V uvedené konfiguraci je mezi výstupem a referenčním pinem (který se obvykle spojuje se zemí) dostupné napětí, které je lineárně závislé na teplotě a to je se sklonem 5 mV/°C.

Nevýhodou řešení je poměrně nízké rozlišení v případě, kdy potřebujeme měřit jen omezený teplotní rozsah. Pokud totiž použijeme klasický 10-bitový ADC s napájením z 5V, získáme rozlišení zhruba jen 4,88 mV/LSB. To znamená, že v případě základní konfigurace podle obr. 1 představuje 1 LSB = 1 °C.

Pokud tedy v naší aplikaci potřebujeme měřit pouze úzký rozsah teplot, řekněme 20 °C, získáme v celém rozsahu změnu výstupního napětí jen 100 mV a tedy využijeme pouze 1/50 dostupného dynamického rozsahu ADC.


Obr. 1: Základní konfigurace teplotního senzoru

Problém řeší zapojení uvedené na obr. 2. Stejně jako v případě základní konfigurace, je i zde výstupní napětí, měřené mezi výstupem zesilovače a pinem reference, závislé na teplotě se sklonem 5 mV/°C. Referenční vstup obvodu AD8538 je však řízen operačním zesilovačem (v konfiguraci s jednotkovým zesílením) tak, aby uvedených 5 mV/°C bylo na rezistoru R1. Proud, který R1 protéká, protéká i rezistorem R2 a je tedy teplotně závislý. Na R2 vzniká úbytek napětí, který je roven hodnotě napětí na R1 krát (R1 + R2) / R1.

V případě hodnot z obr. 2 se získané výstupní napětí pohybuje se sklonem 20 x 5 mV/°C, tedy rovných 100 mV/°C. V případě rozmezí teplot 20 °C získáme rozsah napětí 2 V. Výsledkem je samozřejmě i vyšší přesnost měření teploty, která je 20x lepší než v případě základní konfigurace, tedy nyní 0,05 °C/LSB. Zároveň díky použití operačního zesilovače s jednotkovým zesílením nedochází k ovlivnění napětí na rezistorech a řízení referenčního vstupu je z nízké impedance.


Obr. 2: Schéma zapojení teplotního senzoru s vysokým rozlišením

Jediné co je třeba mít na paměti je omezený rozsah měření, vyplývající z vysokého rozlišení. Pokud je například při 25 °C výstupní napětí 2,5V, máme při rozsahu vstupního napětí ADC od 0,5 do 4,5 V k dispozici rozsah od 5 do 45 °C.

Zapojení obvodu podle obr. 3 nabízí vyšší citlivost a možnost jednoduchého přizpůsobení teplotního rozsahu. Odporový dělič R3 a R4 simuluje napětí termočlánku, které je potřeba k vyrovnání zesilovače na nulovou hodnotu při požadované teplotě.

Pokud máme navíc problém s rušením na rozvodu V DD, je možné umístit před dělič zdroj referenčního napětí a využít ho nejen k nastavení offsetu, ale také k potlačení rušení. V případě hodnot na obr. 3 odpovídá výstupní napětí zhruba 0,05 V při 25 °C. Při sklonu charakteristiky 100 mV/°C (a rozlišení 0,05 °C/LSB) máme k dispozici měřicí rozsah zhruba od 25 až do 75 °C.


Obr. 3: Měření teploty s vyšším rozlišením a možností nastavení offsetu

Závěr:
Počáteční chyba offsetu se u obvodu AD8494 pohybuje v rozmezí od ± 1 do ± 3 °C, takže je zároveň pomocí rezistorů R3/R4 z obr. 3 možné provést kalibraci a zlepšit absolutní přesnost obvodu.

Autoři:
Moshe Gerstenhaber, Michael O'Sullivan - Analog Devices, Inc.

Odkazy & Download:
Domovská stránka výrobce
Přehled distributorů a kontaktů

High-Resolution Temperature Measurement
AD8494: Full J-Type Range 0° to 50° Thermocouple Amplifier w/Cold Junction Compensation







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PU232S - Převodník USB/RS232
Převodník USB / RS232 s obvody FTDI a plným sériovým portem RS232 Full.
Skladem od 395 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007