Термометр с точностью до сотых °С малой кровью

[максим 2]

Здравствуйте. Прошу вашего совета.

В поисках решения задачи измерения температуры обычным терморезистором решил пойти таким путём (но зашёл в тупик):
Имею обычный терморезистор 10кОм, подключаю его через 10кОм 1%резистор на +5в и читаю напряжение с этого делителя микроконтроллером Атмега328p. т.к. вход АЦП 10бит, то в моём случае максимальная точность - это 5 милливольт. Поэтому решил подключить к измерительной цепи входы четырёх операционных усилителей с разными коэффициентами умножения, а их выходы уже к микроконтроллеру, т.е. к четырём разным входам АЦП. Я получил высокое разрешение, т.е. вижу температуру с точностью до двух сотых градуса в интересных мне диапазонах, но она "колеблется" +/- 0,07 °С. Период колебания примерно 30 секунд, а хотелось бы видеть актуальную информацию чаще. Температура колеблется вместе с колебаниями в сети +5 вольт (+/- 15 милливольт). Взаимосвязь понятна, но как это решить не знаю.

Прикладываю схему своей платы. Там у меня ещё есть клапан и реле - они не должны влиять на показания температуры, т.к. срабатывают редко. Так же предусмотрен цифровой датчик температуры, но это резерв на крайний случай - хочется получить результат от терморезистора. Источник питания - импульсный блок питания 12 вольт, 5 Вт. И в схеме ещё есть семисегментный индикатор для отображения температуры со своим контроллером. От него, как я понял, много шума, поэтому отделил его резистором.

DipTrace.pdf

(73.01 КБ) 143 скачивания

DipTrace.png

(250.44 КБ) 147 скачиваний

[Eddy_Em]

Для измерения сотых долей температуры нужен, во-первых, весьма дорогой платиновый терморезистор (сейчас это дело тысяч от трех рублей за штучку начинается). Во-вторых, вся схема должна быть термостатирована. Естественно, никаких резисторных делителей: терморезистор нужно подключать по трехпроводной схеме (а то и четырехпроводной, если АЦП это умеет) к внешнему АЦП, который может менять величину тока. По старой методичке измеряем на разных силах тока и надеемся, что все будет хорошо. Но терморезистор еще и поверенный должен быть. Либо его нужно откалибровать по поверенному.
В общем, дорого и долго.

[Rimlyanin]

максим 2, DS18B20

Диапазон измерения температуры -55 ... +125 °C.
Разрешение преобразования 9 … 12 бит. Задается пользователем. что соответствует разр.способности 0.5 - 0.0625 С (соответст. 0.5, 0.25, 0.125, 0.0625)

[musor]

китайцы вполне себе справляются встроеным ацп нувотековских МК в раних релизах там шел СТМ8 потом софт под нувотек переписан был точность кстати выросла там ацп 14б..
а оу в предусях ширпотребные это лине смещение и дрей толка хуже сделает а ставить делители на входе и без того малого сигнала-ваще утопия !
совет тс посиотрите касделано у китайцеф или в пром поделках
правда пром поделки заточены под разные типы датчикоф включя ТП и ТС
с обычным 10к+-1% термистором точнос в 0.1гр после калиброфки по эталону в принципе легко достижима при достаточной битности ADC без танцеф с бубном и 4 контактных шлейфоф... они нужны когда применяют платиновые датчики ТСП50 и ТСП100 но с ними лучше применять заводские атестованые и повереные приборы

[Eddy_Em]

Rimlyanin, у 18б20 точность хуже 0.5 градуса! О сотых вообще речи нет!..

[vlasovzloy]

В мультиметрах ацп опорное измеряет и исследуемое, получается достаточно точно и не зависит от небольших флуктуаций опорного

[dgrett]

Сколько знаю, в качестве датчика температуры используется спец катушка медного провода.

[mickbell]

Или, как уже сказали, платинового. Ага, даже в паяльнике Weller WSP-80 платиновый датчик температуры.

[vlasovzloy]

О вспомнил, ацп двойного преобразования они называются. Да, как вариант катушка из меди со спец намоткой

[BOB51]

И как всегда следующий вопрос "А ЗАЧЕМ?" такая точность-то?
Из типовых систем регулирования подобное удержать в объеме хотя-бы трехлитровой банки и то уже проблема будет.
Термоинерция нагревателя, разность в разогреве без активного перемешивания теплоносителя и прочие "мелкие радости"...

[HochReiter]

ацп опорное измеряет и исследуемое, получается достаточно точно и не зависит от небольших флуктуаций опорного

У ТС ещё и усилитель. Флуктуация на исследуемом канале увеличивается, на опорном - нет. Если и там поставить такой же усилитель с таким же коэффициентом усиления, дело улучшится. Заодно, особенно, если они на одном кристалле, немного скомпенсируется температурный дрейф нуля ОУ.

Добавлено after 3 minutes 5 seconds:

Или, как уже сказали, платинового.

У платинового больше температурный диапазон и предсказуемость параметров. Для единственного экземпляра с долгой и трудоёмкой индивидуальной калибровкой медь не хуже.

[musor]

стоимость повереных заводских и с паспортом ТСП и ТСМ отличается не слишком так уж но диапазоны Т разные там...
если делать а наш ТСМ кустарно то да можно сэкономить но...нето это не то...
похожие датчики делали из старых военых совок релей где обмотка из СССР бескислородной (отоженой в водороде) меди - там кстати в паспорте указано сопротивление ее при 20с с тосностью до тычяных ома...

[максим 2]

[uquote="HochReiter",url="/forum/viewtopic.php?p=4114034#p4114034"]У ТС ещё и усилитель. Флуктуация на исследуемом канале увеличивается, на опорном - нет. Если и там поставить такой же усилитель с таким же коэффициентом усиления, дело улучшится. Заодно, особенно, если они на одном кристалле, немного скомпенсируется температурный дрейф нуля ОУ.[/uquote]
Т.е. надо перенастроить атмегу на внешний источник опорного напряжения и подключить к каналу aref +5в из того же места откуда запитана измерительная цепь?
Есть ли способ запитать измерительную цепь тоже от опорного напряжения, чтоб исключить флуктацию? Если да, то как можно это сделать?

[vlasovzloy]

Почитай про принципы ацп двойного преобразования, хотя бы про К572ПВ5 там разберешься и чото умное почерпнешь. Кст в каком то радио на ней термометр тоже делали очень точный

[kolobok0]

[uquote="Rimlyanin",url="/forum/viewtopic.php?p=4113878#p4113878"]максим 2, DS18B20[/uquote]

тогда уж
DS1821
дискретность 0,01
и там и там одинаковый способ измерения. и там и там одинаковый датчик = катушка с медью.

(круглый)

[vlasovzloy]

В далласе катушка с медью? Не знал

[Eddy_Em]

В DS18 используется полупроводниковый термометр. Причем, очень хренового качества. Именно поэтому точность ниже плинтуса. А вот более приличные (из старых - TSYS01, плюс есть какие-то новые, но я не тестировал) уже полноценно позволяют добиться точности в 0.05℃.
Но все равно для точных задач нужны и точные методы измерений. Невозможно за тысячу рублей сделать термометр, измеряющий сотые градуса! Минимум тысяч пять вынь, да полож! А если еще и нет поверочной аппаратуры, придется от 30тыр выкладывать за поверку.

[HochReiter]

Т.е. надо перенастроить атмегу на внешний источник опорного напряжения и подключить к каналу aref +5в из того же места откуда запитана измерительная цепь?

Да, если атмега не умеет питание как опорное. Но это не спасёт: флуктуации питания усиливаются ОУ, а флуктуации опорного усиливаться не будут. Нужен второй такой же усилитель с таким же коэффициентом усиления, он будет отслеживать питание. Вернее, три усилителя.

Есть ли способ запитать измерительную цепь тоже от опорного напряжения, чтоб исключить флуктацию?

Можно запитать от второго 7805, от которого больше ничего не будет запитано. Это тоже не спасёт: исчезнет зависимость напряжения от нагрузки, останется от входного напряжения, температуры и погоды на Марсе.

[tonyk]

Платиновый терморезистор + ADuC845. Или внешний АЦП типа того, что в ADuC (7704, нужно уточнить по даташиту)+ любой МК.

Сейчас читал детям сказку "Три поросёнка". ТС напоминает мне Ниф-нифа, который думал, что он самый умный, построив из говна и палок нечто под названием "дом". Эта хибара рухнула после единственного пука волка. Намёк понятен, надеюсь?

[Eddy_Em]

tonyk, не хватит ему этого. Для измерения соток придется еще и схему термостабилизировать. Проходили уже…