Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Добрый день, уважаемые.
Собственно, решил сделать измеритель температуры на 6 каналов,опыта в этой области - нуль, с цифровой часть проблем не возникло, а вот с аналоговой - усилителем сигнала термопар , возникли.На просторах инета был обнаружен сайт уважаемого товарища microsin и у него стянута схема усилителя термопары, для каждой термопары свой усилитель (знаю что не выгодно, но так уж сделал).Схема одного канала на приложенном рисунке.
После того как все спаял, начал регулировать понял что работает не совсем так как хотелось бы. тоесть - если вместо термопары поставить перемычку и выставить ноль на усилителе, то после того как подключаешь термопару, сигнал на выходе усилителя уходит в отрицательное значение, по мере нагрева термопары он переходит в плюс и далее как положено идет вверх.
После чтения различных форумов , в том числе и этого, я пришел к выводу что небольшой провал в сторону отрицательного напряжения на входе (соответственно и на выходе) дает ЭДС холодного спая (хотя не знаю правильно я понял или нет), надеялся компенсировать его математически, т.к. на плате возле клемников для подключения термопар есть датчик температуры ds1820, но как это посчитать не понял, решил сделать аппаратную так сказать компенсацию с помощью кремниевого диод, но вот вопрос , это что мне теперь на каждый канал делать свой компенсатор, или можно как то общие выводы термопар отделить от схемы и как то на них влиять, как я думаю чем больше температура холодного спая(считаю что это клумники) тем ниже относительно 0 надо оттянуть общие выводы(-) термопар т.е. создать на входе ОУ большую разность потенциалов. Короче в голове каша, подскажите пожалуйста где я возможно ошибаюсь?
Переделал схему канала - добавил резисторы 130ом с клемм термопар на массу, перестало реагировать на наводку, показания как мне показалось идут более стабильно, поставил еще емкость между выводами термопар, не знаю насколько она дает эффект, не проверял без нее.
все бы ничего да вот смущает этот провал в минусовую область при подключении термопар, подозреваю что его величина будет зависеть от температуры клемников (окруж. среды)
Смущает еще ,что чисто конструктивно ,резистор поставленный мною на минусовой провод термопары еще и подстроечник коэф усилиения через себя на массу пустил, так ли это важно или подстроечник лучше отдельно подключить к массе, как у microsin ?
Отсюда вопросы у меня возникли.
Как можно компенсировать математически зная температуру клемников (методика настройки) ?
Либо как мне удачней (чтоб меньше переделывать схему) сделать компенсацию с помощью кремниевого диода и не связываться с програмной компенсацией ?
Может свой вариант предложите применимо к этой схеме, хотелось бы ПОНЯТЬ все варианты решения, а выводы уж сам буду делать.
Сумбурно конечно описал, но если что поясню что не понятно.Грубо сказать мой усилитель представляет из себя 6 каналов , как на рисунке, питание +-5, минусовые выходы термопар все идут на одной дорожке (там же минус резистора регулировки коэф усил) и подключены к массе с выхода операционников сигнал без резисторов сразу на АЦП MCP3208.Как то так, схему рисовать не стал, но если нужна для наглядности накалякаю.Опыта с аналоговой схемотехникой маловато, потому не исключено недопонимание какихто очевидных моментов , с моей стороны.
Собственно, решил сделать измеритель температуры на 6 каналов,опыта в этой области - нуль, с цифровой часть проблем не возникло, а вот с аналоговой - усилителем сигнала термопар , возникли.На просторах инета был обнаружен сайт уважаемого товарища microsin и у него стянута схема усилителя термопары, для каждой термопары свой усилитель (знаю что не выгодно, но так уж сделал).Схема одного канала на приложенном рисунке.
После того как все спаял, начал регулировать понял что работает не совсем так как хотелось бы. тоесть - если вместо термопары поставить перемычку и выставить ноль на усилителе, то после того как подключаешь термопару, сигнал на выходе усилителя уходит в отрицательное значение, по мере нагрева термопары он переходит в плюс и далее как положено идет вверх.
После чтения различных форумов , в том числе и этого, я пришел к выводу что небольшой провал в сторону отрицательного напряжения на входе (соответственно и на выходе) дает ЭДС холодного спая (хотя не знаю правильно я понял или нет), надеялся компенсировать его математически, т.к. на плате возле клемников для подключения термопар есть датчик температуры ds1820, но как это посчитать не понял, решил сделать аппаратную так сказать компенсацию с помощью кремниевого диод, но вот вопрос , это что мне теперь на каждый канал делать свой компенсатор, или можно как то общие выводы термопар отделить от схемы и как то на них влиять, как я думаю чем больше температура холодного спая(считаю что это клумники) тем ниже относительно 0 надо оттянуть общие выводы(-) термопар т.е. создать на входе ОУ большую разность потенциалов. Короче в голове каша, подскажите пожалуйста где я возможно ошибаюсь?
Переделал схему канала - добавил резисторы 130ом с клемм термопар на массу, перестало реагировать на наводку, показания как мне показалось идут более стабильно, поставил еще емкость между выводами термопар, не знаю насколько она дает эффект, не проверял без нее.
все бы ничего да вот смущает этот провал в минусовую область при подключении термопар, подозреваю что его величина будет зависеть от температуры клемников (окруж. среды)
Смущает еще ,что чисто конструктивно ,резистор поставленный мною на минусовой провод термопары еще и подстроечник коэф усилиения через себя на массу пустил, так ли это важно или подстроечник лучше отдельно подключить к массе, как у microsin ?
Отсюда вопросы у меня возникли.
Как можно компенсировать математически зная температуру клемников (методика настройки) ?
Либо как мне удачней (чтоб меньше переделывать схему) сделать компенсацию с помощью кремниевого диода и не связываться с програмной компенсацией ?
Может свой вариант предложите применимо к этой схеме, хотелось бы ПОНЯТЬ все варианты решения, а выводы уж сам буду делать.
Сумбурно конечно описал, но если что поясню что не понятно.Грубо сказать мой усилитель представляет из себя 6 каналов , как на рисунке, питание +-5, минусовые выходы термопар все идут на одной дорожке (там же минус резистора регулировки коэф усил) и подключены к массе с выхода операционников сигнал без резисторов сразу на АЦП MCP3208.Как то так, схему рисовать не стал, но если нужна для наглядности накалякаю.Опыта с аналоговой схемотехникой маловато, потому не исключено недопонимание какихто очевидных моментов , с моей стороны.
- Вложения
-
- termopair-ampl.gif
- Усилитель термапоры c сайта microsin _ http://microsin.ru/content/view/803/44/
- (8.6 КБ) 2950 скачиваний
- Реклама
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Прежде чем возиться с компенсацией, проверьте правильность подключения термопары с учетом следующих моментов:
Во-первых, любой контакт двух разнородных металлов или сплавов дает ЭДС (именно поэтому в измерительных термопарах имеются два спая - это дает возможность подключиться к проводникам из металла одного типа). Таким образом, если на пути сигнала от выходов термопары ко входам усилителя (+ОУ и резистор "Усиление") переходы проводник-проводник несимметричны по типу металлов (сплавов), то вы получите на входе паразитную ЭДС.
Во-вторых, не забывайте, что точки подключения земли термопары и резистора "Усиление" могут иметь разный потенциал.
И в-третьих: проверьте, не ловите ли вы радиосигнал или какие-либо наводки.
Во-первых, любой контакт двух разнородных металлов или сплавов дает ЭДС (именно поэтому в измерительных термопарах имеются два спая - это дает возможность подключиться к проводникам из металла одного типа). Таким образом, если на пути сигнала от выходов термопары ко входам усилителя (+ОУ и резистор "Усиление") переходы проводник-проводник несимметричны по типу металлов (сплавов), то вы получите на входе паразитную ЭДС.
Во-вторых, не забывайте, что точки подключения земли термопары и резистора "Усиление" могут иметь разный потенциал.
И в-третьих: проверьте, не ловите ли вы радиосигнал или какие-либо наводки.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Я понимаю , что там где подключается кабель термопары к клемникам образуется 2 ЭДС напрвленные напротив друг друга и результирующая ЭДС и есть та паразитная ЭДС.как мне ее компенсировать ? она ведь зависит линейно от температуры клемников, а значит ее тоже можно компенсировать с помощью диода(термодатчика) или программно.El-Eng писал(а):Прежде чем возиться с компенсацией, проверьте правильность подключения термопары с учетом следующих моментов:
Во-первых, любой контакт двух разнородных металлов или сплавов дает ЭДС (именно поэтому в измерительных термопарах имеются два спая - это дает возможность подключиться к проводникам из металла одного типа). Таким образом, если на пути сигнала от выходов термопары ко входам усилителя (+ОУ и резистор "Усиление") переходы проводник-проводник несимметричны по типу металлов (сплавов), то вы получите на входе паразитную ЭДС.
Дак по той схеме вроде на одном потннциале, конструктивно , между ними дорожка 10мм длинной и шириной 2 мм.Просто у автора схемы эти точки на земле сидели, а я их двинул общим резистором немного вверх.В правильности последнего и усомнился.А двинул для того чтобы иметь возможность регулируемо опять поддянуть вниз для компенсации всяких противо ЭДС, вот тут и застрял, как компенсировать. ?El-Eng писал(а):Во-вторых, не забывайте, что точки подключения земли термопары и резистора "Усиление" могут иметь разный потенциал.
И в-третьих: проверьте, не ловите ли вы радиосигнал или какие-либо наводки.
Наводок вероятнее всего нет, потому как пока налаживаю в тепличных условиях, да и по осцилографу видно что противоЭДС это постоянка.
Последний раз редактировалось gray_mouse Чт янв 10, 2013 05:49:59, всего редактировалось 1 раз.
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Если клеммники из одного материала и при одной температуре, то, обычно, ничего компенсировать не нужно. Постарайтесь поточнее найти источник паразитной ЭДС: остается ли она если закоротить выходы термопары; если отключить термопару и закоротить входы; что происходит, если поменять местами выходы термопары (сохраняются ли величина и полярность паразитной ЭДС?); если подключить термопару другого типа (влияет ли это на величину ЭДС?), и т.д.
Ну и уж если без компенсации никак, то используйте датчик температуры и просто откалибруйте всё при разных температурах и определите закон изменения паразитной ЭДС или создайте таблицу зависимости ее от температуры. Работа кропотливая, но так проще и надежнее всего. Потом просто корректируйте результат по данным датчика температуры в соответствии с этим законом или таблицей, используя интерполяцию для промежуточных точек.
Ну и уж если без компенсации никак, то используйте датчик температуры и просто откалибруйте всё при разных температурах и определите закон изменения паразитной ЭДС или создайте таблицу зависимости ее от температуры. Работа кропотливая, но так проще и надежнее всего. Потом просто корректируйте результат по данным датчика температуры в соответствии с этим законом или таблицей, используя интерполяцию для промежуточных точек.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
- minakan
- Поставщик валерьянки для Кота
- Сообщения: 2209
- Зарегистрирован: Вт июл 27, 2010 11:31:59
- Откуда: Кххх
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Делал когда то 8 канальный измеритель на 2х hi508 + ad620. См. желтого Хоровица Хилла стр. 698 рис. 9.95д. Датчик температуры ХС был LM335.
Для программной компенсации надо иметь функцию ЭДСХС=ЭДС(Тхс). Рассчитанная ЭДСХС суммируется с ЭДС термопары.
По поводу вашей схемы - вот схема из ДШ на AD8551.
Для программной компенсации надо иметь функцию ЭДСХС=ЭДС(Тхс). Рассчитанная ЭДСХС суммируется с ЭДС термопары.
По поводу вашей схемы - вот схема из ДШ на AD8551.
- Вложения
-
- ad8551.png
- усилитель на AD8551
- (28.29 КБ) 2242 скачивания
- Реклама
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Клемники идеинтичные везде , РАЗЪЕМНЫЕ -2EDGK-5.08-02P-14 , ответная часть 2EDGR-5.08-02P .El-Eng писал(а):Если клеммники из одного материала и при одной температуре, то, обычно, ничего компенсировать не нужно.
Изначально (без внесенных мною резисторов) без термопары выход ОУ зашкаливал , с резиторами без термопары если выставить ноль и воткнуть ответную часть клемника с медной перемычкой , ноль не сдвигается вниз, а с термопарой сдвигается. Если термопару включить наоборот, то схема вообще не работает, полярность паразитной ЭДС меняется на противоположную, величину не помню, но она гдето таже что и при нормальном включении термопары.El-Eng писал(а):Постарайтесь поточнее найти источник паразитной ЭДС: остается ли она если закоротить выходы термопары; если отключить термопару и закоротить входы; что происходит, если поменять местами выходы термопары (сохраняются ли величина и полярность паразитной ЭДС?); если подключить термопару другого типа (влияет ли это на величину ЭДС?), и т.д.
Как бы так сделать и хотел, но если паразитная ЭДС будет меняться от температуры, то как его калибровать. рабочий конец термопары будет греться до 400-500 гр.С,сам измеритель будет испытывать перепад температур от практически 0 до 60-70 гр С. ибо стоять будет в котельной .El-Eng писал(а): Ну и уж если без компенсации никак, то используйте датчик температуры и просто откалибруйте всё при разных температурах и определите закон изменения паразитной ЭДС или создайте таблицу зависимости ее от температуры. Работа кропотливая, но так проще и надежнее всего. Потом просто корректируйте результат по данным датчика температуры в соответствии с этим законом или таблицей, используя интерполяцию для промежуточных точек.
Недалеко от мощных насосов, с наводками тоже придется побороться, длина проводов до термопар метров 10-12.Сейчас там стоит аналогичный измеритель тока допотопный и уже издох весь.
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Вот почти так я делать и собирался, т.е. два аналоговых мультиплексора и разностный усилитель далее АЦП. Остановило отсутствие в магазинах мультиплексоров, но наличие большого количества дешевых и подходящих под задачу операционников и многоканальных АЦП направило мой выбор в иную сторону, что сейчас и имеем, к тому же есть возможность индивидуально подстроить параметры каждого канала измерения не прибегая к программированию коэффициентов каналов, а просто покрутив два резистора на соответствующем канале, для обслуги киповцами так проще.minakan писал(а):Делал когда то 8 канальный измеритель на 2х hi508 + ad620. См. желтого Хоровица Хилла стр. 698 рис. 9.95д. Датчик температуры ХС был LM335.
Для программной компенсации надо иметь функцию ЭДСХС=ЭДС(Тхс). Рассчитанная ЭДСХС суммируется с ЭДС термопары.
За схемку спасибо, но я не хотел бы делать новую печатную плату.
Если не трудно, то хотелось бы ознакомится с Вашей схемой усилителя с компенсацией ХС, т.е до 508 ключей мне все ясно, а вот после как я понял стоит ad620 и к нему прикручена компенсация, меня интересует как и куда она заведена и номиналы.Есть ли фильтра от помех ?Термопара какого типа использовалась ?
В данный момент я уже наверно пожалел что пошел по этому а не по первому пути, но деваться некуда.И сейчас у меня проблема в том - КАК СДЕЛАТЬ НА МОЕЙ СХЕМЕ ОБЩУЮ ДЛЯ ВСЕХ КАНАЛОВ ТОЧКУ И С ПОМОЩЬЮ ЕЕ КОМПЕНСИРОВАТЬ И ХОЛОДНЫЙ СПАЙ И ПРОТИВОЭДС (я уже запутался одно это явление или разные).
Планировал это сделать как то выделив общие контакты термопар в отдельную виртуальную землю и как то эту землю туда-сюда чтобы компенсоровать, а вот чето запутался совсем, можно ли так сделать или нет.
Последний раз редактировалось gray_mouse Чт янв 10, 2013 05:46:29, всего редактировалось 4 раза.
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Поясните пожалуйста правильно ли я понимаю :
1.Компенсация холодного спая - некая температура холодных концов проводов ткрмопар, нужна для того чтобы узнать абсолютную температуру горячего спая, т.е. зная ЭДС термопары мы высчитываем разницу между горячим и холодным концом (например по полиному) и чтобы получить абсолютную температуру прибавляем к температуре соответствующей ЭДС термопары темературу среды в которой расположены холодные концы , т.е. клемники.
2.Паразитная ЭДС (как тут ее назвали) - это ЭДС возникающая между контактами из разных металов, т.е. в местах подключения проводов от термопар (хромель/капель) к медным клемникам и НИКАКОГО ОТНОШЕНИЯ К КОМПЕНСАЦИИ ХОЛОДНОГО СПАЯ НЕ ИМЕЕТ или имеет ? . Величина ЭДС также линейно зависит от температуры окр среду (т.е. клемников), сама величина ЭДС будет равной разницы 2 образующихся и встречно направленных ЭДС хромель-медь и ЭДС капель-медь.
Поскольку эти два явления линейно зависят от температуры клемников, логично напрашивается одно устройство компенсирования по температуре клемников, либо программный алгоритм, с программированием у меня легче дела чем с аналоговой электроникой.
Чувствую что где-то я не допонимаю всю глубину вопроса, т.к. темы на форумах и схемы усилителей я уже читал и видел, но в виду слабости ума ничего в них либо не понял либо не понял как их адаптировать к мойе уже существующей схеме, да и частенько они (сообщения на форумах) противоречат друг другу, вот когда на собственной шкуре пройду весь путь тогда и пойму.
1.Компенсация холодного спая - некая температура холодных концов проводов ткрмопар, нужна для того чтобы узнать абсолютную температуру горячего спая, т.е. зная ЭДС термопары мы высчитываем разницу между горячим и холодным концом (например по полиному) и чтобы получить абсолютную температуру прибавляем к температуре соответствующей ЭДС термопары темературу среды в которой расположены холодные концы , т.е. клемники.
2.Паразитная ЭДС (как тут ее назвали) - это ЭДС возникающая между контактами из разных металов, т.е. в местах подключения проводов от термопар (хромель/капель) к медным клемникам и НИКАКОГО ОТНОШЕНИЯ К КОМПЕНСАЦИИ ХОЛОДНОГО СПАЯ НЕ ИМЕЕТ или имеет ? . Величина ЭДС также линейно зависит от температуры окр среду (т.е. клемников), сама величина ЭДС будет равной разницы 2 образующихся и встречно направленных ЭДС хромель-медь и ЭДС капель-медь.
Поскольку эти два явления линейно зависят от температуры клемников, логично напрашивается одно устройство компенсирования по температуре клемников, либо программный алгоритм, с программированием у меня легче дела чем с аналоговой электроникой.
Чувствую что где-то я не допонимаю всю глубину вопроса, т.к. темы на форумах и схемы усилителей я уже читал и видел, но в виду слабости ума ничего в них либо не понял либо не понял как их адаптировать к мойе уже существующей схеме, да и частенько они (сообщения на форумах) противоречат друг другу, вот когда на собственной шкуре пройду весь путь тогда и пойму.
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Измерительная термопара имеет два спая (например константан-медь), один спай помещают туда, где надо измерить температуру, другой спай - туда, где температура известна (например туда, где ее можно измерить термодатчиком). Использование двух спаев позволяет подключиться к проводникам из одного металла (я это уже упоминал), например только к меди, подключая милливольтметр (или усилитель) к медным проводам, константановые же провода просто соединяются друг с другом. Таким образом устраняется паразитная ЭДС, которая возникнет при соединении разнородных проводников, но такая термопара (с двумя спаями) измеряет разность температур, именно поэтому нужно мерить температуру холодного спая другим методом (зато горячий спай можно сунуть туда, где другие датчики сгорятgray_mouse писал(а):1.Компенсация холодного спая - некая температура холодных концов проводов термопар, нужна для того чтобы узнать абсолютную температуру горячего спая, т.е. зная ЭДС термопары мы высчитываем разницу между горячим и холодным концом (например по полиному) и чтобы получить абсолютную температуру прибавляем к температуре соответствующей ЭДС термопары темературу среды в которой расположены холодные концы , т.е. клемники.
Не имеет. Остальное верно.gray_mouse писал(а):2.Паразитная ЭДС (как тут ее назвали) - это ЭДС возникающая между контактами из разных металов, т.е. в местах подключения проводов от термопар (хромель/капель) к медным клемникам и НИКАКОГО ОТНОШЕНИЯ К КОМПЕНСАЦИИ ХОЛОДНОГО СПАЯ НЕ ИМЕЕТ или имеет ? . Величина ЭДС также линейно зависит от температуры окр среду (т.е. клемников), сама величина ЭДС будет равной разницы 2 образующихся и встречно направленных ЭДС хромель-медь и ЭДС капель-медь.
Дополнение: Вообще-то, если клеммники находятся при одной температуре, и выводы к усилителю сделаны одним металлом, то, согласно "правилу промежуточных проводов", дополнительной ЭДС возникать не должно, но у вас, похоже, что-то не так.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Не могу понять, про два спая в термопаре, я всегда считал что там один спай.
Я проводил испытания на самодельных термопарах (поскольку штатные большие и неудобные), делал их из проводов штатных термопар просто сварил два провода хромель и капель, т.е. получил всего один спай и два РОДНЫХ провода от этого спая засунул в клемник с клемника соответственно по печ.плате в усилитель.
Что-то не так ?
Я проводил испытания на самодельных термопарах (поскольку штатные большие и неудобные), делал их из проводов штатных термопар просто сварил два провода хромель и капель, т.е. получил всего один спай и два РОДНЫХ провода от этого спая засунул в клемник с клемника соответственно по печ.плате в усилитель.
Что-то не так ?
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Надеюсь здесь все толковые. Объяснять не буду - только факты для памяти.
1. Термопары = термоЭДС, возникает при любом соединении металлов.
2. ТермоЭДС зависит от температуры.
3. Температура измеряется не в привычных градусах Цельсия, а в градусах Кельвина, при вычислении термоЭДС термоспая.
4. Для измерений необходимо скомпенсировать "ложные термоЭДС" - т.е. соединительные провода - термопара. Для этого включают последовательно противоположно аналогичную вторую термопару. В результате суммарная термоЭДС = 0.
5. Теперь если одну из термопар засунуть в смесь воды и льда (температура по Цельсию = 0. и это так называемый "холодный" спай) то вторая термопара почти линейно будет выдавать термоЭДС пропорционально температуре среды.
6. Так как выход этого соединения термопар одинаков по примененным металлам то "ложные термоЭДС" будут включены встречно и мешать не будут.
Уф...
1. Термопары = термоЭДС, возникает при любом соединении металлов.
2. ТермоЭДС зависит от температуры.
3. Температура измеряется не в привычных градусах Цельсия, а в градусах Кельвина, при вычислении термоЭДС термоспая.
4. Для измерений необходимо скомпенсировать "ложные термоЭДС" - т.е. соединительные провода - термопара. Для этого включают последовательно противоположно аналогичную вторую термопару. В результате суммарная термоЭДС = 0.
5. Теперь если одну из термопар засунуть в смесь воды и льда (температура по Цельсию = 0. и это так называемый "холодный" спай) то вторая термопара почти линейно будет выдавать термоЭДС пропорционально температуре среды.
6. Так как выход этого соединения термопар одинаков по примененным металлам то "ложные термоЭДС" будут включены встречно и мешать не будут.
Уф...
Последний раз редактировалось anatol378 Пт янв 11, 2013 16:01:08, всего редактировалось 1 раз.
Лучше умному тупить, чем тупому умничать
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Попытаюсь разъяснить подробно:gray_mouse писал(а):Не могу понять, про два спая в термопаре, я всегда считал что там один спай.
Я проводил испытания на самодельных термопарах (поскольку штатные большие и неудобные), делал их из проводов штатных термопар просто сварил два провода хромель и капель, т.е. получил всего один спай и два РОДНЫХ провода от этого спая засунул в клемник с клемника соответственно по печ.плате в усилитель.
Что-то не так ?
На картинке показаны два способа подключения термопар (медь(М)-константан(К)):
Способ А - классический. Два реальных спая: 1-холодный находится при известной температуре (в банке с водой и льдом или рядом с термодатчиком), 2-горячий - там где мы измеряем температуру. Обратите внимание, что оба провода, идущие к вольтметру, сделаны из одного металла (медь). В этом - главное преимущество этого метода.
Способ В - упрощенный. Реальный спай всего один, 2-горячий. Холодный спай - "виртуальный", т.е. реально его нет, но, согласно "правилу промежуточных проводов", если провода, идущие к вольтметру (промежуточные провода) сделаны из одного металла (например алюминия) и их концы (там где они подключаются к проводам термопары) находятся при одной температуре, то они не вносят дополнительной ЭДС и можно считать, что этих промежуточных проводов нет, а точки их подключения соединены вместе, образуя холодный спай. Эти точки подключения ("виртуальный холодный спай") тоже нужно поместить в банку с водой и льдом или рядом с термодатчиком. Представляется, что этот способ хуже по точности, но он проще и довольно часто используется.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
- minakan
- Поставщик валерьянки для Кота
- Сообщения: 2209
- Зарегистрирован: Вт июл 27, 2010 11:31:59
- Откуда: Кххх
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Кстати благодарен Вам, что подняли этот вопрос.
Аппаратной компенсации у меня нет.
У national есть даташит, как это сделать на рассыпухе https://www.national.com/an/AN/AN-225.pdf
(у меня мозила на их сертификат ругается, при желании эта апнота "IC Temperature Sensor Provides Thermocouple Cold-Junction Compensation" гуглится еще в десятке мест.)...
Вот как это делают TI программно: http://www.ti.com/lit/an/slaa216/slaa216.pdf
Все, что я писал раньше там изложено .
Аппаратной компенсации у меня нет.
У national есть даташит, как это сделать на рассыпухе https://www.national.com/an/AN/AN-225.pdf
(у меня мозила на их сертификат ругается, при желании эта апнота "IC Temperature Sensor Provides Thermocouple Cold-Junction Compensation" гуглится еще в десятке мест.)...
Вот как это делают TI программно: http://www.ti.com/lit/an/slaa216/slaa216.pdf
Все, что я писал раньше там изложено .
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Спасибо за ответы,уточню что мне не ясно.
То что термопары можно включить две и тем самым компенсировать паразитную ЭДС, это мне понятно, мне не понятно как ее исключить программно или аппаратно в случае с одним спаем, как по варианту Б выше изложенному.Именно так в большенстве измерителей(которые мне удалось изучить) и подключена термопара.
Правильно ли я понимаю что в моем случае паразитная ЭДС возникла из-за того что в клемник включены два разных металла хромель и капель следовательно образовались две разные по направлению и ЗНАЧЕНИЮ ЭДС, и результирующая противо ЭДС не равна 0 из-за этого.
Если это так, как обычно поступают ? я не думаю что во всех измерителях стоит вторая термопара из того же материала.
Вопрос 2:
Можно ли у 6 усилителей включенных по схеме как на моем первом рисунке, объеденить отрицательные контакты термопар (те что идут на красный резистор, который в свою очередь идет на массу) и для компенсации отрицательной противоЭДС в эту точку подавать положительный потенциал (масштабируемый естественно) с термодатчика из диода, как в классических схемах.Только вот в классических схемах напряжение с диода подается на + каждой термопары, а я хочу на минус, не будет ли обратного эффекта.
То что термопары можно включить две и тем самым компенсировать паразитную ЭДС, это мне понятно, мне не понятно как ее исключить программно или аппаратно в случае с одним спаем, как по варианту Б выше изложенному.Именно так в большенстве измерителей(которые мне удалось изучить) и подключена термопара.
Правильно ли я понимаю что в моем случае паразитная ЭДС возникла из-за того что в клемник включены два разных металла хромель и капель следовательно образовались две разные по направлению и ЗНАЧЕНИЮ ЭДС, и результирующая противо ЭДС не равна 0 из-за этого.
Если это так, как обычно поступают ? я не думаю что во всех измерителях стоит вторая термопара из того же материала.
Вопрос 2:
Можно ли у 6 усилителей включенных по схеме как на моем первом рисунке, объеденить отрицательные контакты термопар (те что идут на красный резистор, который в свою очередь идет на массу) и для компенсации отрицательной противоЭДС в эту точку подавать положительный потенциал (масштабируемый естественно) с термодатчика из диода, как в классических схемах.Только вот в классических схемах напряжение с диода подается на + каждой термопары, а я хочу на минус, не будет ли обратного эффекта.
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Это все ясно, читали, глядели.anatol378 писал(а):Надеюсь здесь все толковые. Объяснять не буду - только факты для памяти.
1. Термопары = термоЭДС, возникает при любом соединении металлов.
2. ТермоЭДС зависит от температуры.
3. Температура измеряется не в привычных градусах Цельсия, а в градусах Кельвина.
4. Для измерений необходимо скомпенсировать "ложные термоЭДС" - т.е. соединительные провода - термопара. Для этого включают последовательно противоположно аналогичную вторую термопару. В результате суммарная термоЭДС = 0.
5. Теперь если одну из термопар засунуть в смесь воды и льда (температура по Цельсию = 0. и это так называемый "холодный" спай) то вторая термопара почти линейно будет выдавать термоЭДС пропорционально температуре среды.
6. Так как выход этого соединения термопар одинаков по примененным металлам то "ложные термоЭДС" будут включены встречно и мешать не будут.
Уф...
А вот по пунктам 3 и 5 не ясно
по пункту 3, в чем разница то ? всегда думал что дельта Kельвинов будет равна дельте Цельсиев.
по пункту 5 вопрос, а если в лед холодный спай не совать, что вторая термопара линейность потеряет от этого , как то сомнительно, наверно просто сместиться диапазон? Или я опять чейто не понял ?
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Вот охота вам жизнь себе усложнять. Вы ведь писали, что у вас там есть датчик температуры DS1820. Вот и используйте его данные для программной компенсации ненулевой температуры холодного спая. Все эти схемы с диодами нужны тогда, когда нет микропроцессора или датчика температуры. У вас-то есть все. И почему такая боязнь прикрутить реальный холодный спай (как в варианте А). Термопару жалко?
На вашем месте я поступил бы так:
Я бы начал с варианта А. Возможно он и избыточен, но перейти к варианту В можно всегда. Я использовал бы одну дополнительную термопару (холодный спай) для всех шести горячих спаев, соединив, скажем, хромелевые выводы всех семи термопар вместе, копелевые выводы горячих термопар ко входам усилителей, а копелевый вывод холодной (дополнительной) термопары на землю. Сам спай этой дополнительной термопары я бы разместил как можно ближе к датчику DS1820, обеспечив с ним надежный тепловой контакт. Я предпринял бы все возможные меры для устранения наводок на провода термопар: экранирование, LC (или, на худой конец, RC) - фильтры, ферритовые бусины и т.д.
В такой конфигурации я буду точно знать температуру холодного спая и буду иметь сигнал, пропорциональный разности температур горячего и холодного спаев. Остается узнать коэффициент пропорциональности, откалибровав каждый канал, используя любой образцовый термометр. Термопара - очень линейный датчик температуры и я почти уверен, что для ваших целей достаточна калибровка по двум точкам с разницей порядка 50-100 градусов. (Я надеюсь, что вам не требуется измерять температуру котла с точностью до одного градуса или лучше
).
PS. В воду со льдом холодный спай термопары суют только для того, чтобы получить сигнал, пропорциональный шкале Цельсия без смещения нуля.
На вашем месте я поступил бы так:
Я бы начал с варианта А. Возможно он и избыточен, но перейти к варианту В можно всегда. Я использовал бы одну дополнительную термопару (холодный спай) для всех шести горячих спаев, соединив, скажем, хромелевые выводы всех семи термопар вместе, копелевые выводы горячих термопар ко входам усилителей, а копелевый вывод холодной (дополнительной) термопары на землю. Сам спай этой дополнительной термопары я бы разместил как можно ближе к датчику DS1820, обеспечив с ним надежный тепловой контакт. Я предпринял бы все возможные меры для устранения наводок на провода термопар: экранирование, LC (или, на худой конец, RC) - фильтры, ферритовые бусины и т.д.
В такой конфигурации я буду точно знать температуру холодного спая и буду иметь сигнал, пропорциональный разности температур горячего и холодного спаев. Остается узнать коэффициент пропорциональности, откалибровав каждый канал, используя любой образцовый термометр. Термопара - очень линейный датчик температуры и я почти уверен, что для ваших целей достаточна калибровка по двум точкам с разницей порядка 50-100 градусов. (Я надеюсь, что вам не требуется измерять температуру котла с точностью до одного градуса или лучше
PS. В воду со льдом холодный спай термопары суют только для того, чтобы получить сигнал, пропорциональный шкале Цельсия без смещения нуля.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Такс , туман начинает развеиваться.
Про DS1820 я не забросил, просто я пока нигде не нашел или не понял алгоритм компенсации, я бы с большим удовольствием компенсировал математикой чем усложнять аналоговую часть, так как наивно полагаю что назначение цифровой цасти именно в упрощении аналоговой.
Про вторые термопары, тут вопрос неоднозначен, надо как то конструктивно менять заводской разъем с контактами дабы это сделать, и еще где мне брать еще термопары , те что в котельной они достаточно большие, тем что я сам сварил я не доверяю (они просто для демонстрации и первичной отладки), к тому же в старинном устройстве управления нету вторых термопар, и мне их туда тепить как-то не совсем охото.
Точность нужна не особо великая, но нужна и лучше бы это было 3-5 грС, т.к. регулятор выполняет функции не только измерения но и регулировок котла, нечто похожее на ЭБУ автомобиля, и предназначено для эксплуатауии котлов на твердом топливе в которых происходит горение в кипящем слое, слишком подробностей не знаю, знаю тока алгоритмы.
И от точности регулировок зависит потребление топлива вот основная задача устройства.
А измеряет регулятор температуру газов после теплообменников.
Потому у меня только варианты , либо понять как программно компенсировать холодный спай либо как аппаратно его компенсировать, вторую термопару воткну тока когда распишусь в своей беспомощности в решении вышеозначенных вопросах.
Прошу ногами не пинать, а просто ответить да или нет, провал в отрицательную зону усилителя по диф схеме у меня происходит при подключении термопары из-за того что провода в клемник разные (хромель и капель)подходят или как ? Почему в тех же регуляторах ОВЕН , РТМ2 я не видел вторых термопар и все у них работает достаточно точно.
я до сих пор не пойму, хотя думаю что так.
Про DS1820 я не забросил, просто я пока нигде не нашел или не понял алгоритм компенсации, я бы с большим удовольствием компенсировал математикой чем усложнять аналоговую часть, так как наивно полагаю что назначение цифровой цасти именно в упрощении аналоговой.
Про вторые термопары, тут вопрос неоднозначен, надо как то конструктивно менять заводской разъем с контактами дабы это сделать, и еще где мне брать еще термопары , те что в котельной они достаточно большие, тем что я сам сварил я не доверяю (они просто для демонстрации и первичной отладки), к тому же в старинном устройстве управления нету вторых термопар, и мне их туда тепить как-то не совсем охото.
Точность нужна не особо великая, но нужна и лучше бы это было 3-5 грС, т.к. регулятор выполняет функции не только измерения но и регулировок котла, нечто похожее на ЭБУ автомобиля, и предназначено для эксплуатауии котлов на твердом топливе в которых происходит горение в кипящем слое, слишком подробностей не знаю, знаю тока алгоритмы.
И от точности регулировок зависит потребление топлива вот основная задача устройства.
А измеряет регулятор температуру газов после теплообменников.
Потому у меня только варианты , либо понять как программно компенсировать холодный спай либо как аппаратно его компенсировать, вторую термопару воткну тока когда распишусь в своей беспомощности в решении вышеозначенных вопросах.
Прошу ногами не пинать, а просто ответить да или нет, провал в отрицательную зону усилителя по диф схеме у меня происходит при подключении термопары из-за того что провода в клемник разные (хромель и капель)подходят или как ? Почему в тех же регуляторах ОВЕН , РТМ2 я не видел вторых термопар и все у них работает достаточно точно.
я до сих пор не пойму, хотя думаю что так.
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
На текущий момент мне так видится решение
С помощью диода я компенсирую смещение входного сигнала ниже ноля (хотя в принципе я могу это добится наверно и балансировкой усилителя), далее измеряю на АЦП код, перевожу в градусы и прибавляю градусы с DS1820.Тут у меня пока проблема в том как сместить все входные напряжения одним диодом.
Либо обхожусь вообще без ds1820 и использую только диод для компенсации смещения и подтяжкой вверх согласно температуре окр среды , но думаю при таком неточном методе я не
добьюсь точности 3-5 гр.Проблема та же что и в выше указаном варианте.
Либо , подразумевая что противоЭДС образована наличием разных металов на входе клемника и она зависит от температуре окр среды, выставляю балансом усилителя 0 при максимальной температуре окр среды т.е. 50-60 гр и далее измеряю напряжение перевожу в градусы и тут вот проблемка, а как узнать насколько ушел ноль вверх относительно земли, дабы его вычесть, тут мне не ясно, если тока проводить калибровку, а калибровка это лишняя память и время на неясные эксперименты.Поскольку придется делать табличку зависимости смещения 0 от температуры окр среды.
Вот как то так
На выходных попробую сварить еще двойных термопар и поглядеть исчезнет ли противоЭДС, чисто ради эксперемента, истины так сказать.
Перечитав еще раз предыдущии сообщения, я въехал в смысл про второй спай на общих проводах, понядобится тока одна термопара, попробую тоже как вариант.
Тогда еще вопрос, если отрицательные провода термопар сначала пойдут в клемник потом этот общий вывод пойдет медью по печ плате на второй клемник в котором будет зажата термопара хододного спая тем же металлом навстечу а другим металлом в землю так сказать, у меня получится что на вход измерителя пойдет один и тот же металл, так проканает ?
Можно ли применить для холодного спая термопару спаянную графитом их термокомпенсационных проводов тех же термопар или не стоит, как то я не доверяю самодельной термопаре.
С помощью диода я компенсирую смещение входного сигнала ниже ноля (хотя в принципе я могу это добится наверно и балансировкой усилителя), далее измеряю на АЦП код, перевожу в градусы и прибавляю градусы с DS1820.Тут у меня пока проблема в том как сместить все входные напряжения одним диодом.
Либо обхожусь вообще без ds1820 и использую только диод для компенсации смещения и подтяжкой вверх согласно температуре окр среды , но думаю при таком неточном методе я не
добьюсь точности 3-5 гр.Проблема та же что и в выше указаном варианте.
Либо , подразумевая что противоЭДС образована наличием разных металов на входе клемника и она зависит от температуре окр среды, выставляю балансом усилителя 0 при максимальной температуре окр среды т.е. 50-60 гр и далее измеряю напряжение перевожу в градусы и тут вот проблемка, а как узнать насколько ушел ноль вверх относительно земли, дабы его вычесть, тут мне не ясно, если тока проводить калибровку, а калибровка это лишняя память и время на неясные эксперименты.Поскольку придется делать табличку зависимости смещения 0 от температуры окр среды.
Вот как то так
На выходных попробую сварить еще двойных термопар и поглядеть исчезнет ли противоЭДС, чисто ради эксперемента, истины так сказать.
Перечитав еще раз предыдущии сообщения, я въехал в смысл про второй спай на общих проводах, понядобится тока одна термопара, попробую тоже как вариант.
Тогда еще вопрос, если отрицательные провода термопар сначала пойдут в клемник потом этот общий вывод пойдет медью по печ плате на второй клемник в котором будет зажата термопара хододного спая тем же металлом навстечу а другим металлом в землю так сказать, у меня получится что на вход измерителя пойдет один и тот же металл, так проканает ?
Можно ли применить для холодного спая термопару спаянную графитом их термокомпенсационных проводов тех же термопар или не стоит, как то я не доверяю самодельной термопаре.
-
gray_mouse
- Первый раз сказал Мяу!
- Сообщения: 31
- Зарегистрирован: Ср янв 09, 2013 05:34:04
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
А Вы уберите из ссылки использование защищенного протокола(http вместо https) и все откроется. У меня тоже ругалось на защищенном протоколе. На будущее так сказать.minakan писал(а):Аппаратной компенсации у меня нет.
У national есть даташит, как это сделать на рассыпухе https://www.national.com/an/AN/AN-225.pdf
(у меня мозила на их сертификат ругается, при желании эта апнота "IC Temperature Sensor Provides Thermocouple Cold-Junction Compensation" гуглится еще в десятке мест.)...
Re: Помогите с доработать усилитель термопары, пожалуйста.
Именно об этом я и говорю. Алгоритм компенсации очень прост: к температуре, измеренной при помощи термопары, нужно прибавить температуру холодного спая, измеренную с помощью датчика DS1820. Не нужны вам никакие диоды.gray_mouse писал(а):Про DS1820 я не забросил, просто я пока нигде не нашел или не понял алгоритм компенсации, я бы с большим удовольствием компенсировал математикой чем усложнять аналоговую часть, так как наивно полагаю что назначение цифровой цасти именно в упрощении аналоговой.
Если клеммник и провода от него к земле и ко входам усилителя из одного металла и при одной температуре, то провала, вызванного термоЭДС быть не должно. Но смещение входа может быть вызвано, например, радионаводками на провода термопар (они детектируются входными каскадами ОУ), правда, в этом случае, знак смещения, как правило, не зависит от полярности подключения термопары. Смещение может возникать, если экран термопары соединен с нулевым проводом в двух и более местах. Ну, и так далее. Я уже пытался убедить вас в необходимости найти истинную причину возникающего смещения...gray_mouse писал(а):Прошу ногами не пинать, а просто ответить да или нет, провал в отрицательную зону усилителя по диф схеме у меня происходит при подключении термопары из-за того что провода в клемник разные (хромель и капель)подходят или как ? Почему в тех же регуляторах ОВЕН , РТМ2 я не видел вторых термопар и все у них работает достаточно точно.
Скорее всего - да, не забывайте про условие равенства температур.gray_mouse писал(а):Тогда еще вопрос, если отрицательные провода термопар сначала пойдут в клемник потом этот общий вывод пойдет медью по печ плате на второй клемник в котором будет зажата термопара хододного спая тем же металлом навстечу а другим металлом в землю так сказать, у меня получится что на вход измерителя пойдет один и тот же металл, так проканает ?
Не понял.gray_mouse писал(а):Можно ли применить для холодного спая термопару спаянную графитом их термокомпенсационных проводов тех же термопар или не стоит, как то я не доверяю самодельной термопаре.
Like the eyes of a cat in the black and blue...


