Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pomiar temperatury w szerokim zakresie

adrach 12 Gru 2004 01:49 2859 12
  • #1 12 Gru 2004 01:49
    adrach
    Poziom 12  

    Potrzebny jest mi ukad do realizacji
    pomiaru temperatury w szerokim zakresie (od -200'C do +200'C) z rozdzielczścią co najmniej 0.5'C a najlepiej jeszcze większą.

    Generalnie szukałem w Internecie czujnika, który podołałby temu zadaniu i mogałby to być np. termopara.
    Najchętniej jednak poszedłbym w kierunku czujnika typu DS18B20. Na prędzce zmontowałem coś takiego: http://www.elektroda.net/dla_kompa/ds1820/ i zarówno układ, jak i program do odczytu temperatury działają rewelacyjnie. Niestety ograniczenia zakresu pomiaru temperatury (od -55'C do +125'C ) dyskwalifikują w moim przypadku termometr DS18B20.
    Czy jest na rynku podobny układzik, ale o znacznie szerszym zakresie temperaturowym ... ???

    Może macie inne pomysły? Z góry wielkie dzięki!

    0 12
  • #2 12 Gru 2004 02:24
    Nemo
    Poziom 31  

    Oprócz takich czujników jak opisałeś poszukaj materiałów o Pt100 i Pt1000 - to czujniki temperatury o dużym zakresie stosowania. Nie są niestety zbyt tanie, ale w połączeniu z odpowiednim układem konwertującym bardzo niezawodne. Są niemalże niezastąpione w rozwiązaniach przemysłowych. I można je stosować przy wysokich ciśnieniach, a nawet w środowiskach silnie korozyjnych (oczywiście odpowiednie wersje).
    Pozdrawiam.

    0
  • #3 12 Gru 2004 17:21
    cyberdar
    Poziom 31  

    Dodam, że w nocie MAXa132 zaproponowano wykorzystanie PT100 do pomiaru temperatury. Biorąc pod uwagę fakt iż jest to przetwornik 18 bitowy dokładność pomiarów jest możliwa do uzyskania w większym zakresie. Jeśli bedziesz chciał to zrobić a bedziesz miał problem z komunikacją z tym układem odezwij się na: cyberdar(malpa)o2.pl. Pisałem na niego oprogramowanie.

    0
  • #4 13 Gru 2004 00:30
    Nemo
    Poziom 31  

    Martwi mnie tylko ten zakres pomiarowy od dołu. +200°C to betka, jednakże pomiary w tak niskich temperaturach jak -200°C to zupełnie inne problemy. W takich temperaturach materiały stają się niesamowicie kruche - czujnik zatem także, podobnie przewody do przetwornika. Poza tym aby skutecznie realizować pomiar na Pt1000/Pt100 należy wykalibrować miernik. Czujniki te mają nieliniową charakterystykę, dlatego aby zachować dokładność należy tego dokonać. Zastanawiam się właśnie czym wykalibrować temperaturę ujemną... Ciekłym azotem, wodorem?
    A może ten dolny zakres to tylko taki wymysł, niepotrzebny praktycznie?
    Pozdrawiam.

    0
  • #5 14 Gru 2004 12:15
    adrach
    Poziom 12  

    cyberdar napisał:
    ... w nocie MAXa132 zaproponowano wykorzystanie PT100 do pomiaru temperatury.
    ... Jeśli bedziesz chciał to zrobić a bedziesz miał problem z komunikacją z tym układem odezwij się ...
    Wielkie dzięki za pomocną postawę - jeśli zdecyduję się na taki układ a nie będę mógł sobie poradzić, to z pewnością skontaktuję się z Tobą!

    Nemo napisał:
    Martwi mnie tylko ten zakres pomiarowy od dołu ... ,
    ... pomiary w tak niskich temperaturach jak -200°C to zupełnie inne problemy.
    ... A może ten dolny zakres to tylko taki wymysł, niepotrzebny praktycznie?
    Zakres jaki podałem na samym początku (od-200°C do +200°C) jest jak najbardziej uzasadniony - w swoim "ukochanych" Instytucie Fizyki wykonuję wiele pomiarów w szerokim zakresie temperatury. Schodzę w zasadzie do temperatury ciekłego azotu i jadę z pomiarami w górę do ok. +200°C.
    Obecnie pracuję na "wiekowym" już układzie do pomiaru temperatury, który zbyt często zawodzi i którego trzeba zbyt często kalibrować.
    Myślę więc o wykorzystaniu aktualnej oferty "doliny krzemowej" i zbudowaniu układu opartego na nowej generacji czujników temperatury, dobrych przetwornikach i mikrokontrolerze!

    Nemo napisał:
    (Pt1000/Pt100) ... Czujniki te mają nieliniową charakterystykę ...
    ... Zastanawiam się właśnie czym wykalibrować temperaturę ujemną... Ciekłym azotem, wodorem?
    Jeśli tylko dany typ czujnika wytrzyma tak niskie temperatury, to kalibrację w niskich temperaturach można jak najbardziej przeprowadzić w ciekłym azocie, tj. w -196°C czyli 77K(kelwiny) lub nawet w ciekłym helu, tj w -269°C (4K), chociaż w domowych warunkach napewno nie będzie to łatwe do zrealizowania.

    W fizyce kalibrację w innych ujemnych temperaturach wykonuje się również wykorzystując własności fizykochemiczne pewnych substancji - tzw. przejścia fazowe związków. Mówiąc ogólnie chodzi o to, że pewne procesy, zachodzą dla danych związków chemicznych w ściśle określonych temperaturach, które mogą posłużyć nam jako tzw. punkty termometryczne. Przykładem z życia może być przejście fazowe typu "ciało stałe-ciecz", które w przypadku topnienia lodu zachodzi w temperaturze 0°C (273.16K).

    W warunkach domowych do kalibracji czujników można skorzystać więc z:
    1. mieszaniny: woda+lód => 0°C (273.16K),
    jak również z:
    2. mieszaniny: woda+lód+sól => -17.8°C (255.4K),
    3. temperatury topnienia rtęci => -38.9°C (234.3K),
    4. temperatury topnienia dwutlenku węgla (tj. w formie tzw. suchego lodu) => -56.6°C (216.6K),
    5. temperatury sublimacji suchego lodu => -79°C (194K),
    a gdy dysponujemy ciekłym azotem (zwykły termos turystyczny powiniem spokojnie wystarczyć do przetrzymania ciekłego azotu na czas kalibracji), to:
    6. temperatury topnienia alkoholu => -112.3°C (160.9K),
    7. temperatury ciekłego azotu => -196°C (77K).
    Ale UWAGA w czasie parcy z CIEKŁYM AZOTEM!
    Każdy widzi jaką ma temperaturę i każdy ma chyba wyobrażenie co może się stać, gdy np. termos z ciekłym azotem pęknie pod wpływem naprężeń termicznych i co najgorsze, gdy wyleje się na ciało ludzkie! Eksperymenty z ciekłym azotem to nie zabawa!!!

    To na razie tyle :-)

    Acha, co do kalibracji czujnika w 0°C, to należy pamietać, aby bezwzględnie wykonać następujące kroki:
    1. przygotować kostki lodu (np. w zamrażalniku lodówki),
    2. sporzadzić w ok. 1-2 litrowym naczyniu mieszaninę "woda-kostki lodu",
    3. umieścić w naczyniu kalibrowany czujnik i odczekać ok. 5-10 minut raz po raz mieszając mieszaninę,
    4. w końcowej fazie kalibracji najlepiej jest ciągle mieszać mieszaninę i obserwować temperaturę na wyświetlaczu naszego układu pomiarowego!
    Uwaga! Mieszanie mieszaniny woda-lód jest bardzo istotne, ponieważ, gdy zabraknie tego elementu w procedurze kalibracji, to w objetości naczynia powstanie gradient temperatury - mówiąc wprost na dnie naczynia temperatura bedzie wynosiła np. +4°C a im bliżej powierzchni, tym będzie bliższa 0°C. Mieszanie sprawia, że w całym naczyniu będzie możliwie jednakowa temperatura, czyli 0°C.
    Pozdrawiam wszystkich kalibrujacych :-)
    adrach

    0
  • #6 14 Gru 2004 13:50
    diag
    Spec od samochodów

    Sam układ elektrczny w tym wszystki to drobna sprawa czujnik na -200 to tylko pewnie pare tysięcy.

    0
  • #7 14 Gru 2004 14:05
    Tdv
    Poziom 33  

    diag napisał:
    Sam układ elektrczny w tym wszystki to drobna sprawa czujnik na -200 to tylko pewnie pare tysięcy.


    Taa, panowie, kolega napisał, że mierzy już za pomocą jakiegoś starego ustrojstwa czyli MA już czujnik. Może warto zastanowić się nad dorobieniem nowego miernika do posiadanego czujnika?

    Trzeba by najpierw sprawzić co to za czujnik i od tego proponuję zacząć.

    0
  • #8 14 Gru 2004 14:28
    Mariusz Ch.
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Witam.

    Czujnik PT 100 może pracować w zakresie -220 do 550 bez dodatkowych osłon. Przy dokładnych pomiarach stosuje się układ z przetwornikiem A/C.
    Temperatura zapisana jest w pamięci , a PT przez przetwornik steruje adresami.


    Pzdr.

    Teraz bardziej czytelne

    0
  • #9 18 Gru 2004 13:43
    cyberdar
    Poziom 31  

    Z tego co widzę, wszyscy a przynajmniej znaczna większość forumowiczów opowiedziała się za wykorzystaniem PT100 (ja zresztą też). Podany wcześniej przez mnie pomysł z MAXem132.pdf poddałbym pewnej modyfikacji. Modyfikacja miałaby polegać na tym, że wykonujemy stabline źródło prądowe o wydajności 1mA w dodatku powinno być regulowane w niewielkich granicach. "Przepuszamy prąd" przez PT100. Na PT100 odkłada się napięcie proporcjonalne do rezystancji (100 omów - 100mV). Napięcie to mierzymy przy pomocy dokładnego przetwornika - dla dużej dokładności termometru wydaje mi się dobrym przetwornikiem właśnie MAX132. Jak napisałem wcześniej w tym pomiarze uzyskujemy właściwie rezystancję. Jak wiadomo rezystancja tego czujnika zmienia się o pewną wartość co 50 st. C. Wobec tego proponuję do programu wprowadzić tabelę współczynników korekcyjnych dla każdego (pod)zakresu. W ten sposób można zlinearyzować charakterystykę czujnika.
    Linearyzację można także uzyskać poprzez źródło prądowe o ujemnej rezystancji jednak nie jest to zbyt dobre rozwiązanie ponieważ najlepiej jest je wykonać na wzmacniaczu operacyjnym, który może być dodatkowym źródłem nieliniowości, które trzeba by było zniwelować. Dodatkowo w układzie tym trzeba dość dokładnie dobrać wartości rezystorów.
    Regulacja ze źródłem prądowym ograniczałaby się właściwie do podłączenia do wejścia rezystora o dokładnej i znanej wartości i ustawieniu na wskaźniku temperetury odpowiadającej tej rezystancji.

    0
  • #10 18 Gru 2004 14:17
    yarpen2
    Poziom 22  

    cyberdar napisał:

    Cytat:

    Jak wiadomo rezystancja tego czujnika zmienia się o pewną wartość co 50 st. C.

    troszkę to zagmatwałeś - wystarczy powiedzieć że czujniki rezystancyjne nie są całkiem liniowe tzn taka sama zmiana temperatury nie oznacza takiej samej zmiany rezystancji

    Ale w normach podane są wzory określające zależność temperatury od rezystancji, wtedy wystarczy mierzyć rezystancję (o sposobach jej pomiaru już tu gdzieś czytałem) i na tej podstawie wyliczać w procku temperaturę.(niekoniecznie prosta sprawa - dość skomplikowany wzór)
    Innym sposobem jeśli nie chcemy liczyć jest skorzystanie z gotowej tablicy w której będą rezystancje odpowiadające temperaturom (zlinearyzowane) np. co 1 stopień celsjusza a pomiędzy można wyliczać
    (od -200 do +200 potrzeba by wtedy 401 elementów w tablicy)

    0
  • #11 19 Gru 2004 11:23
    PJS
    Poziom 15  

    Według mnie lepiej zastosować PT1000 zamiast PT100 - mniejszy wpływ rezystancji doprowadzeń przy dwuprzewodowym pomiarze. Jeżeli chce się mieć dokładność pomiaru rzędu 0,5°C to (przy dobrze wprowadzonej tablicy rezystancja-temp.) można układ wykalibrować przy pomocy dekady rezystancyjnej w dwóch trzech punktach, zamiast kalibrować bezpośrednio w określonych temperaturach.

    0
  • #12 19 Gru 2004 13:42
    cyberdar
    Poziom 31  

    Yarpen po co komplikujesz problem. Oprócz tego co zaproponowałem trzeba dodatkowo użyć pamięci, sporej pamięci. Jeśli chce się pokryć cały wymagany zakres -200 do 200 z rozdzielczością 0.1 st.C to mamy 4001 komórek pamięci. Jak na jeden egzemplarz układu to trochę wiele. Jeśli dodać do tego, że są to liczby z wartością po przecinku to byłoby tego ponad 8000 albo i więcej. A gdyby autorowi pomysłu zachciało się wykorzystać szerszy zakres od strony temperatur dodatnich to nie chcę myśleć ile czasu ślęczałby na wklepywaniu tych danych.
    Takie rozwiązanie nie jest głupie ale pod warunkiem, że się robi sterowniki w 100 sztuk.
    Sugerujesz, że temperatury pośrednie możnaby wyliczać. Skoro tak to po co używać pamięci jeśli mam to i tak w efekcie liczyć ?

    0
  • #13 19 Gru 2004 23:30
    yarpen2
    Poziom 22  

    chodzi o mniejszą komplikację obliczeń
    ponieważ:
    wg norm (mam obecnie stare normy):
    przykładowo od -200 °C do 0°C
    Rt=Ro[1+A*t+B*t*t+C*(t-100°C)*t*t*t]
    gdzie:
    Rt - rezystancja w temperaturze t
    Ro - rezystancja w temperaturze 0°C
    A=3.90802 *10-3 °C <-- czyt. dziesięć do minus trzeciej
    B=-5.0802 *10-7
    C=-4.2735 *10-12

    myślę że wyliczenie z tego temperatury stanowi pewną trudność

    a w tablicy praktycznie masz wszystko dane liczysz tylko punkty pośrednie między dwoma temperaturami ale prawdą jest że potrzebujesz trochę miejsca na taką tablicę - jakby to były zmienne int to koło 800 bajtów

    a odnośnie rezystancji kabli to jeśli byśmy znali ich długość (rezystancję) to problem znika - a w przeciwnym razie można zastosować np. metodę pomiaru czteroprzewodowego opisywanego tutaj przez kolegę cyberdar'a
    tzn przez przewody prądowe płynie stały prąd wymuszany przez źródło prądowe a przewodami napięciowymi mierzymy spadek napięcia na pt100

    Kolega Cyberdar zapewne zgodzi się ze mną(wspólne doświadczenia), że w przypadku gdy układ pomiarowy może się znajdować w pomieszczeniu gdzie zmienia sie temperatura dobrze jest zastosować źródło prądowe, które nie pływa pod wpływem temperatury.

    0