3 csatornás hőelem hőmérsékletmérő rendszer, 0,25 °C-os áramkör pontossága
Áramköri funkciók és előnyök
Az 1. A pontos hőelem-mérések megkövetelik, hogy precíziós alkatrészeket használjanak egy jellánchoz, amely felerősíti a gyenge hőelem feszültséget, csökkenti a zajt, korrigálja a nem linearitásokat, és pontos referenciacsatlakozás-kompenzációt biztosít (közismert nevén hideg csomópontkompenzáció). Ez az áramkör megoldja ezeket a problémákat a hőelem hőmérsékletének mérésében, és pontossága 0,25 ° C ± van.
Az 1. Mivel a hőelem nem abszolút hőmérsékletmérő eszköz, hanem differenciálmű, a pontos abszolút hőmérséklet-értékek megszerzéséhez tudnia kell a referenciacsatlakozás hőmérsékletét. Ezt a folyamatot referencia csomópontkompenzációnak nevezik, és gyakran hideg csomópontkompenzációnak nevezik. Ebben az áramkörben az ADT7320 precíziós 16 bites digitális hőmérséklet-érzékelőt hideg csomóponti referenciaméréshez használják, és biztosítja a szükséges pontosságot.
Ez a fajta alkalmazás nagyon népszerű a pontos hőmérséklet-mérések, hogy szükség van a költséghatékony egy széles hőmérséklet-tartományban által biztosított hőelemeket.
Az 1. Mivel a hőelem nem abszolút hőmérsékletmérő eszköz, hanem differenciálmű, a pontos abszolút hőmérséklet-értékek megszerzéséhez tudnia kell a referenciacsatlakozás hőmérsékletét. Ezt a folyamatot referencia csomópontkompenzációnak nevezik, és gyakran hideg csomópontkompenzációnak nevezik. Ebben az áramkörben az ADT7320 precíziós 16 bites digitális hőmérséklet-érzékelőt hideg csomóponti referenciaméréshez használják, és biztosítja a szükséges pontosságot.
Ez a fajta alkalmazás nagyon népszerű a pontos hőmérséklet-mérések, hogy szükség van a költséghatékony egy széles hőmérséklet-tartományban által biztosított hőelemeket.
1. ábra. Az 1. ábra. A 2 Többcsatornás hőelem mérőrendszer (sematikus diagram: nem jelenik meg minden csatlakozáshoz és függetlenítéshez)
Áramkör leírása
Az ±1.
Hőelem feszültségmérés
A hőelem csatlakozót és szűrőt használják a hőelem és az AD7793 ADC közötti kapcsolódási pontként. Minden csatlakozó (J1, J2 és J3) közvetlenül csatlakozik egy sor differenciál ADC bemenethez. Az AD7793 bemenet szűrője csökkenti a hőelem csapra helyezett zajt, mielőtt a jel eléri az ADC AIN (+) és AIN (-) bemeneteit. Az AD7793 egy chipes multiplexert, egy puffert és egy műszeres erősítőt integrál a hőelem-csomópontok kisfeszültségű jeleinek felerősítésére.
Hideg csomópont mérés
Az ADT7320 precíziós 16 bites digitális hőmérséklet-érzékelő ± 0,25 ° C pontossággal méri a referenciacsatlakozás hőmérsékletét (hideg csomópont) a -20 ° C és + 105 ° C közötti hőmérsékleti tartományban. Az ADT7320 teljesen gyárilag kalibrált, és nem igényel felhasználói kalibrálást. Ez magában foglalja a bandgap hőmérséklet referencia, a hőmérséklet-érzékelő és a 16 bites sigma-delta ADC a hőmérséklet-mérés és a digitális átalakítás felbontása 0,0078 ° C.
Mind az AD7793, mind az ADT7320 rendszert bemutató platform (EVAL-SDP-CB1Z) segítségével az SPI interfész vezérlik. Ezenkívül ezt a két eszközt a mikrokontroller is vezérelheti.
2. ábra. A 2. ábra. A 2 EVAL-CN0172-SDPZ áramköri értékelő tábla
ábra egy EVAL-CN0172-SDPZ áramköri értékelő táblát mutat három K-típusú hőelem csatlakozóval. Az AD7793 ADC és az ADT7320 hőmérséklet-érzékelő egy egyedi rugalmas nyomtatott áramköri lap (PCB) két réz érintkezője között van felszerelve a referenciahőmérsékleten.
A 3. A 3. Lehetővé teszi az ADT7320 ügyes csatlakoztatása a hőelem csatlakozó réz érintkezői közé, hogy minimálisra csökkentse a referenciacsatlakozó és az ADT7320 közötti hőmérséklet-gradienseket.
3. ábra. A 2000-es A rugalmas NYÁK-ra szerelt ADT7320 oldalnézete
A kis, vékony rugalmas NYÁK azt is lehetővé teszi, hogy az ADT7320 gyorsan reagáljon a referenciacsatlakozó hőmérséklet-változásaira. A 4.
4. ábra. A 2000-es ADT7320 Tipikus hőválaszidő
Az oldat rugalmasabb, lehetővé téve más típusú hőelemek, például a J-típus vagy a T-típus használatát. Ebben az áramköri megjegyzésben a K-típus kiválasztását figyelembe veszik a népszerűbb. A kiválasztott tényleges hőelem csupasz hegyű. A mérési csomópont a szonda falán kívül helyezkedik el, és ki van téve a célközegnek.
A csupasz hegy használatának előnye, hogy a legjobb hővezetőképességet biztosítja a leggyorsabb válaszidővel, alacsony költséggel és könnyű súlysal. A hátránya a mechanikai sérülésekre és korrózióra való hajlam. Ezért nem alkalmas zord környezetben. Azonban, ha szükség van a gyors válaszidő az alkalomból, a kitett tipp a legjobb választás. Ha egy kitett hegyet ipari környezetben használnak, előfordulhat, hogy a jelláncot elektromosan el kell különíteni. Erre a célra digitális leszigetelők használhatók (lásd www.analog.com/icoupler).
Ellentétben a hagyományos termisztorok vagy ellenállás hőmérséklet-detektorok (RTDs), az ADT7320 egy teljesen plug-and-play megoldás, amely szükségtelenné tette a többpontos kalibrálás után fórumon összeszerelés és nincs kalibrálási vagy linearizációs program, amely fogyaszt processzor vagy memória erőforrásokat. A tipikus, mindössze 700 μW-os energiafogyasztása, ha 3,3 V-os tápellátással működik, elkerüli az önfűtési problémát, amely csökkenti a hagyományos ellenállásérzékelő megoldások pontosságát.
Pontos hőmérsékletmérési útmutató
A következő iránymutatások biztosítják, hogy az ADT7320 pontosan mérjen a referencia-csomópont hőmérsékletét.
Tápegység: Ha az ADT7320 kapcsoló üzemmódú tápegységből van ellátva, több mint 50 kHz zaj keletkezhet, ami befolyásolja a hőmérséklet pontosságát. A hiba elkerülése érdekében használjon RC szűrőt a tápegység és a VDD között. Az használt alkatrészértékeket gondosan meg kell fontolni annak biztosítása érdekében, hogy a tápzajcsúcsok 1 mV-nál kisebbek
Lekódolás: A pontos hőmérsékletmérés biztosítása érdekében az ADT7320-nak a VDD-hoz a lehető legszorosabban kell elhelyeznie a lemosó kondenzátort. 0,1μF-es nagyfrekvenciás kerámiatípushoz hasonló lekódoló kondenzátor ajánlott. Ezenkívül alacsony frekvenciájú lemosó kondenzátort kell használni egy nagyfrekvenciás kerámiakondenzátorral párhuzamosan, mint például egy 10 μF-50μF-es tantálkondenzátor.
Maximális hővezetés: A műanyag csomagolás és a hátoldalon lévő kitett betét (GND) az elsődleges hővezető út a referenciacsatlakozótól az ADT7320-ig. Mivel a réz érintkezők csatlakoznak az ADC bemenetekhez, a hátoldalon található párnák nem csatlakoztathatók ebben az alkalmazásban, mert ez befolyásolhatja az ADC bemeneti torzítását.
Pontos feszültségmérési útmutató
A következő iránymutatások biztosítják, hogy az AD7793 pontosan mérjen a hőelem által mért csomóponti feszültséget.
Függetlenítés: A pontos feszültségmérés biztosítása érdekében az AD7793-nak az AVDD-hez és a DVDD-hez a lehető legszorosabban elhelyezett lekódoló kondenzátorral kell rendelkeznie. Az AVDD-t le kell függetleníteni a GND-re egy 0,1 μF-es kerámiakondenzátor és egy 10 μF-es tantálkondenzátor összekapcsolásával. Ezenkívül egy 0,1 μF-es kerámiakondenzátort egy 10 μF-es tantálkondenzátorral párhuzamosan kell csatlakoztatni, hogy a DVDD-t GND-re iktatják. További vita a földelési, elrendezési és függetlenítési technikák, lásd Bemutató MT-031 és bemutató MT-101
Szűrés: Az AD7793 differenciálbemenete a hőelemvonalak leggyakoribb üzemmódú zajának kiküszöböléséhez használható. Ha például az AD7793 előlapi felületén az R1, R2 és C3, amelyek a differenciál alacsonyáterű szűrőt teszik ki, kiküszöböli a hőelem csapok esetleges egymásra helyezett zaját. A C1 és C2 kondenzátorok további közös módú szűrést biztosítanak. Mivel a bemeneti ADC AIN (+) és AIN (-) analóg differenciálbemenetek, az analóg modulátor legtöbb feszültsége közös üzemmódú feszültség. Az AD7793 kiváló közös üzemmódú elutasítása (100 dB perc) tovább kiküszöböli a közös üzemmódú zajt ezekben a bemeneti jelekben.
A program más problémák megoldására
Az alábbiakban összefoglaljuk, hogy ez a megoldás hogyan foglalkozik a korábban említett egyéb hőelemekkel kapcsolatos kihívásokkal.
Hőelem feszültségerősítés: hőelem kimeneti feszültség, fokú hőmérséklet-változással, mindössze néhány μV-os tartományban. Az ebben a példában használt K típusú közös K típusú hőelem különböző amplitúdójú, 41 μV / ° C. Ez a gyenge jel nagyobb nyereségi szakaszt igényel az ADC-konverzió előtt. Az AD7793 belső programozható nyereségerősítő (PGA) maximális nyeresége 128. A nyereség ebben a megoldásban 16, amely lehetővé teszi az AD7793 futtatni egy belső teljes körű kalibrációs funkció egy belső referencia.
Hőelem nemlinearitás korrekció: Az AD7793 kiváló linearitást kínál széles hőmérsékleti tartományban (-40 ° C és + 105 ° C között) felhasználói kalibrálás vagy kalibrálás nélkül. A tényleges hőelem hőmérsékletének meghatározásához a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) által biztosított képletet kell használnia a referenciahőmérséklet-mérés egyenértékű termoelektromos feszültségre való átalakításához. Ezt a feszültséget hozzáadják az AD7793 által mért hőelem-feszültséghez, majd a NIST képlettel ismét visszaalakul a hőelem hőmérsékletére. Egy másik megközelítés a keresési táblák használatát foglalja magában. Ugyanennek a pontosságnak a megszerzéséhez azonban a keresési tábla mérete jelentősen eltérhet, és a gazdavezérlőnek további tárolási erőforrásokat kell lefoglalnia hozzá. Minden feldolgozás szoftverben történik az EVAL-SDP-CB1Z-en keresztül. Az EVAL-SDP-CB1Z szoftverben történik.
Gyakori változások
Az alacsony pontosságot igénylő alkalmazásokhoz az AD7792 16 bites Σ-Δ ADC használható az AD7793 24 bites Σ-Δ ADC helyett. Referenciahőmérséklet-mérésekhez ± 0,5 ° C pontosságú ADT7310 digitális hőmérséklet-érzékelő használható a ± 0,25 ° C pontosságú ADT7320 helyett Mind az AD7792, mind az ADT7310 integrálja az SPI interfészt
Hozzáadva: No. 16, Road 3, Sanjiang Industry Zone, Shengzhou, Zhejiang, Kína
Kapcsolat:Eric Xie
E-mail:sale@benoelectric.com
Mob: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat & Whatsapp: +8615988295936
Honlap:www.benoindustry.com
