Термопара ТХК

• Тип: L

• Обозначение: ТХК

• Материал: хромель/копель

• Рабочая температура: -200…+800°С

Для компенсации температуры холодного спая будет использован цифровой датчик температуры DS18B20. Для предотвращения саморазогрева датчика, обращение микроконтроллера к датчику будет проводится один раз в 10 секунд. В состав измерителя входит плата разработчика Arduino Nano, дисплей LCD1602 с модулем I2C, одна тактовая кнопка, датчик температуры (моуль) DS18B20, АЦП AD7793.

Для точного измерения температуры термопары подсоединение термопары к измерителю должно быть через термокомпенсационный провод с характеристикой аналогичной термопаре.

Схема измерителя термопары

1. Температура термопары с учетом температуры окружающей среды

2. ЭДС термопары (без учета температуры окружающей среды)

3. Тип термопары (выбор кнопкой ХА/ХК)

4. Температура окружающей среды

Выбранный тип термопары заносится в EEPROM. В настройке и калибровке измеритель термопары не нуждается.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Добавив в схему несколько простых компонентов можно сделать простой терморегулятор.

При помощи энкодера можно настроить температуру регулирования, а кнопкой энкодера выбрать тип термопары.

1. Температура термопары с учетом температуры окружающей среды

2. ЭДС термопары (без учета температуры окружающей среды)

3. Индикатор нагрева

4. Тип термопары (выбор кнопкой энкодера)

5. Температура регулирования

Выбранный тип термопары и температура регулирования заносится в EEPROM. В настройке и калибровке измеритель термопары не нуждается, единственный параметр который может нуждаться к корректировке это гистерезис: float gis=0.2; // гистерезис 0,2 гр.ЦельсияСкетчи - http://rcl-radio.ru/?p=128968

В этой статье будет рассмотрен пример использования АЦП AD7793 в качестве измерителя-регулятора с использованием датчика термометра сопротивлений.

Для примера была выбрана номинальная статическая характеристика (НСХ) 100П, при желании можно добавить в измеритель-регулятор еще несколько номинальных статических характеристик (НСХ).

Измеритель-регулятор с датчиком термосопротивления не будет отдельным уст-вом, он дополнит уже ранее описанный в термометр-регулятор с использованием в качестве датчиков термопары ТХА и ТХК.

АЦП AD7793 содержит два программируемых источника тока номиналами 10 мкА, 210 мкА, 1 мА. Токовые выходы IOT1 и IOT2 могут независимо работать друг от друга, а источники тока могут быть направлены в один токовый выход.

IO REGISTER управляет работой токовых выходов и источника тока.

Биты IEXCDIR1 IEXCDIR0 позволяю выбрать режим работы токовых выходов, а биты IEXCEN1 IEXCEN0 задают номиналы тока.

В рассматриваемом примере оба источника тока в 1 мА перенаправлены на выход IOT1, что в сумме дает ток 2 мА. Ток подается на термосопротивление, на котором вход АЦП IN2 измеряет падение напряжения, исходя из полученного значения вычисляется сопротивление термометра сопротивления и программно высчитывается температура.

Для уменьшения влияния измерительных проводов используется 4-х проводная схема подключения, при этом пары измерительных проводов соединяются непосредственно на клеммах термосопротивления.

Управление измерителем-регулятором очень простое, кнопка энкодера переключает тип датчика (ХА, ХК, 100П), а поворот ручки энкодера изменяет температуру регулирования. Выбранный последним тип датчика и температура регулирования заносятся в энергонезависимую память.

Внутренние источники тока имею отличную стабильность, но не очень высокую точность выходного тока, поэтому для получения высокой точности измерения температуры при использовании термосопротивления необходимо произвести калибровку.

/// калибровка

• float gis=0.2;

• float i_1ma = 1.0137;

• float r_0_kall = 0.29;

Гистерезис gis общий для всех датчиков, i_1ma калибровочный коэффициент источника тока, фактически это точное значение тока который выдает один источник тока, настраивать этот коэффициент необходимо при подключении ко входу сопротивления 300…400 Ом, меняя коэффициент необходимо добиться максимально точных показаний омметра измерителя-регулятора. r_0_kall — калибровка нуля, для его определения необходимо ко входу подключить сопротивление номиналом 1…5 Ом, а r_0_kall это погрешность измерения. Например, если Вы подключили ко входу сопротивление 1 Ом, а на дисплее Вы видите показание 0,71 Ом, то калибровочный коэффициент нуля будет 0,29. Для точного определения калибровочных значений необходимо повторить ранее описанную процедуру калибровки 2-3 раза.

1. Температура измеренная термометром сопротивления

2. Омметр

3. Индикатор нагрева

4. Тип датчика

5. Температура регулирования

Результаты измерений

На вход измерителя регулятора подключен магазин сопротивлений МСР-60М (0,02%)

300 Ом

200 Ом

100 Ом

50 Ом

Тест точности измерения сопротивления и точности преобразования сопротивления в температуру

Как видно из таблицы максимальная погрешность при измерении температуры не превышает 0,13 °С при диапазоне 1050 °С (-200…+850 °С), что дает относительную погрешность в 0,0123%. При измерении сопротивления в диапазоне от 0 до 400 Ом относительная погрешность не превысила 0,01%. Полученная погрешность будет немного выше, так как магазин сопротивлений имеет класс точности 0,02%.

Скетч - http://rcl-radio.ru/?p=128979