. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Jak na přesné měření teploty
18. ledna 2016 - 3:00 | Pandatron | Jak na přesné měření teploty | Komentářů: 0  

Jak na přesné měření teploty

Kombinací moderních termočlánků a Delta-Sigma analogově-digitálních převodníků s vysokým rozlišením lze zajistit velice přesné měření teploty.

Celá řada průmyslových či lékařských aplikací vyžadují měření teploty v širokém rozsahu (-270 °C až 1750 °C) s přesností lepší než ±1 °C, ovšem se zachováním nízké výrobní ceny a nízké spotřeby energie. Jedním z řešení je použití moderních termočlánků a obvodů ADC s vysokým rozlišením. Výsledkem jsou systémy sběru dat (DAS) pokrývající široký teplotní rozsah a reprodukovatelnost měření, vhodných i do těch nejtěžších průmyslových prostředí.


Obr. 1: Zjednodušený termočlánkový obvod

Termočlánky jsou již dlouhá léta používány v širokém rozsahu snímaných teplot. Poslední vývoj v této oblasti, jakož i nové standardy a algoritmy, pomohly výrazně rozšířit dosahovaný teplotní rozsah i výslednou přesnost. V praxi je tak nyní možné dosáhnout přesnosti lepší než ± 0,1 °C ve velmi širokém rozsahu od -270 °C až do 1750 °C. Chceme-li však tyto možnosti využít v naší aplikaci, musíme použití měřicí systémy s vysokým rozlišením. Vhodným kandidátem na pozici ADC převodníku je tak rozhodně nízkošumový, 24-bitový, delta-sigma analogově-digitální převodník s možností zpracování i velmi malého napětí. Při vývoji systému sběru dat (DAS) lze přitom s výhodou využít běžně dostupné vývojové a hodnotící sestavy (EV) s 24-bitovým ADC a rychle tak přejít v návrhu vlastní aplikace měření teploty v širokém rozsahu. Kombinací termočlánku, platino-odporového teplotního detektoru (PRTD) a integrovaného ADC lze snadno získat výkonný teplotní měřící systém. Navíc systémy DAS s ADC mohou být rovněž určeny pro provoz s velmi rozumnou cenou a s nízkou spotřebou energie, takže jsou ideální i pro použití v aplikacích přenosných snímačů.


Obr. 2: Obvod pro měření teploty s termočlánkem

Když se řekne termočlánek
Již v roce 1822 objevil princip termočlánku Thomas Seebeck. Termočlánek je velice jednoduché zařízení pro měření teploty, skládající se ze spoje dvou různých kovů – METAL 1 a METAL 2 (viz. obr.). Seebeck přitom zjistil, že různé kovy mohou výt zdrojem různých elektrických potenciálů, závislých na aplikovaném teplotním gradientu. Pokud jsou tyto dva kovy svařeny, tvoří teplotu snímající spoj (TJUNC) a rozdíl vůči druhému spoji (TCOLD – udržovaném na konstantní referenční teplotě) představuje výstupní napětí Vout, které je přímo úměrné teplotě aplikované na svár. Jde tedy o zařízení produkující termočlánkové/nabíjecí napětí, které nevyžaduje použití žádného budicího napětí nebo proudu.

Vout je funkcí rozdílu teplot (TJUNC - TCOLD) a rozdílu zvolených kovů. Tato funkce je přitom přesně definována Národním institutem pro normalizaci a technologie (NIST) v databázi ITS -90 - Termočlánek [1] pro většinu obvyklých kombinací kovů. Databáze umožňuje snadný výpočet relativní teploty, TJUNC a samozřejmě výstupního napětí Vout.


Tab. 1: Příklad typických termočlánků

Vzhledem k tomu, že termočlánek pracuje na diferenciálním principu, musí být pro možnost výpočtu měřené teploty známa přesná hodnota studeného přechodu (je přitom lhostejné, zda je ve °C, °F nebo K). Všechny moderní termočlánkové systémy jsou tak založeny na použití dalších absolutních teplotních senzorů (PRTD, silikonových senzorů, atd.), aby bylo možné přesně určit teplotu studeného konce a matematicky spočítat rozdíl.


Obr. 3: Blokové schéma termočlánkového DAS

Rovnice pro výpočet teploty ve zjednodušených termočlánkových obvodech z obr. 1 je:

Tabs = TJUNC + TCOLD

Kde:

  • Tabs je absolutní teplota horkého spoje
  • TJUNC je relativní teplota horkého spoje proti referenčnímu chladnému spoji
  • TCOLD je absolutní teplota referenčního studeného spoje

Dnes samozřejmě existuje celá řada typů termočlánků, ovšem pouze některé konkrétní materiálové páry různých kovů jsou schopny lépe pracovat v určitých průmyslových nebo zdravotnických podmínkách. Tyto kombinace kovů a/nebo slitin kovů byly standardizovány podle NIST a Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC), a jsou zkráceně označovány jako E, J, T, K, N, B, S, R, atd. Pro každý typ termočlánku jsou přitom u NIST a IEC dostupné příslušné referenční tabulky.


Obr. 4: Pohled na měřicí pracoviště s deskou MAX11200EVKIT

Více informací je dostupných v následujícím referenčním návrhu společnosti Maxim: Modern Thermocouples and a High-Resolution Delta-Sigma ADC Enable High-Precision Temperature Measurement

Odkazy & Download:
Domovská stránka výrobce
Přehled distributorů

Modern Thermocouples and a High-Resolution Delta-Sigma ADC Enable High-Precision Temperature Measurement
MX7705 - 16-Bit, Low-Power, 2-Channel, Sigma-Delta ADC
MAX11200EVKIT







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:
Nano SocketLAN
Miniaturní modul Nano SocketLAN určený ke snadnému připojení jakékoli aplikace do sítě 10/100BaseT Ethernet LAN.
Skladem od 887 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