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

Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

30 Lip 2012 15:16 3322 11
  • Poziom 10  
    Witam,
    Buduję bezkontaktowy czujnik temperatury, który miałby włączać przekaźnik. Przekaźnik ma być załączany na ustalony czas(1-10 sek.), gdy ustalony próg temperatury zostanie przekroczony. Posiadam czujnik podczerwieni SMTIR9902. Miałem taki pomysł, by wzmocnić sygnał z czujnika i podać go na komparator napięć. Do komparatora podłączyć regulowane napięcie porównawcze. Dalej za pomocą timera na NE555 regulować czas otwarcia przekaźnika.
    Jednak natknąłem się na pewien problem, bowiem sygnał z czujnika po wzmocnieniu jest przemienny, więc komparator nie może współpracować, bo na jego wyjściu jest sygnał prostokątny... Więc moje pytanie brzmi jak wzmocnić sygnał z czujnika, by sygnał wyjściowy móc porównać komparatorem? Oraz dlaczego sygnał z czujnika na oscyloskopie nie jest hmm.. "wyprostowany"
    Od razu powiem, że szukałem i nie znalazłem.
    pozdrawiam :)
  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 43  
    A skąd sygnał przemienny z termostosu? Obserwujesz ruchome obiekty? Czy masz jakąś migawkę mechaniczną? Czym to wzmacniasz? Ilokrotnie? Jakie jest pasmo wzmacniacza? Jaka jest częstotliwość? I dlaczego 50Hz ;) , Jaka amplituda?

    Cytat:

    Więc moje pytanie brzmi jak wzmocnić sygnał z czujnika, by sygnał wyjściowy móc porównać komparatorem?
    Da się, ale najpierw trzeba sprawdzić czy reszta dobrze działa.
  • Poziom 10  
    Do testów nie obserwowałem ruchomych obiektów, ale domyślnie czujnik będzie nad taśmą poruszającą się kilkadziesiąt metrów na minutę (więc dość ważna będzie też prędkość reakcji na zmianę temperatury). Używałem wzmacniacza operacyjnego (a w zasadzie testowałem kilka: TL072, TL082, NE5532) w układzie odwracającym. Kombinowałem z różnymi wzmocnieniami rzędu 150x, potem dodałem jeszcze drugi stopień 10x. Amplituda akurat była proporcjonalna do temperatury.
    Heh, a co do tych 50Hz, to sygnał nie jest taki jak trzeba nawet na zasilaniu z baterii...(oczywiście zasilałem symetrycznie z filtracją i stabilizacją na 7812 i 7912) Sam się zdziwiłem, gdy zobaczyłem sygnał wyjściowy termostosu, a może to nie z czujki tylko za wzmacniaczem się jakieś zakłócenia zbierają (czujki i tak nie sprawdzę oscyloskopem bo to za małe prądy, ale wierzę, że płynie tam ładny wyprostowany sygnał :)). Myślę, że problem faktycznie we wzmacniaczu, którego nie potrafię zaprojektować :| Chyba istnieją gotowe schematy aplikacji do tego typu czujek? Będę bardzo wdzięczny za pomoc w dobraniu, lub stworzeniu układu pasującego do sytuacji ;)
  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Do testów nie obserwowałem ruchomych obiektów, ale domyślnie czujnik będzie nad taśmą poruszającą się kilkadziesiąt metrów na minutę (więc dość ważna będzie też prędkość reakcji na zmianę temperatury)

    To będzie trzeba zarejestrować wartość szczytową. Przydały by się dokładniejsze informacje o tym, co zaobserwowałeś na wyjściu wzmacniacza.
  • Poziom 31  
    Na podstawie kłopotów z operacyjnym wzmacniaczem pomiarowym własnej roboty zadam takie pytania:

    - Jak połączyłeś czujnik ze wzmacniaczem? Chodzi mi o układ połączeń, np. niesymetryczny i zastosowany przewód, np. koncentryczny lub skrętka.

    - Czy odsprzężyłeś jakoś zasilanie bezpośrednio na WO?

    - Czy jakoś ekranujesz wzmacniacze?

    - Czy próbowaleś zastosować połączenie punktu neutralnego wzmacniacza (z opisu wynika, że zastosowałeś zasilanie symetryczne) do jakiegoś przewodu referencyjnego. Tłumacząc na polski byłoby to dobre uziemienie przez które nie płynie prąd. Może być także masa referencyjna zasilacza, ale żeby podpowiedzieć jej punkt początkowy, napisz jaki masz układ transformatora i prostownika, np. podwójne symetryczne uzwojenie wtórne i mostek Graetza. Jednak masa referencyjna zasilacza może być nieskuteczna bez uziemionego ekranu układu pomiarowego.

    Uwaga: Przy zasilaniu bateryjnym błądzące prądy od zasilania energetycznego także mogą wnikać do analogowych układów pomiarowych, np. przez stół na którym jest całe ustrojstwo lub ciało człowieka. Ściślej - napięcia powstające od tych prądów na różnych impedancjach pasożytniczych. Głównie ekranowanie i wyrównywanie potencjałów jest lekarstwem na takie dolegliwości.

    Krzysztof Podstawa
  • Poziom 10  
    Czujnik podłączony jest do wzmacniacza na prototypowej płytce stykowej, połączony jest wiec zwykłymi przewodami (jak na załączonym zdjęciu), ale domyślnie ma być na PCB koło wzmacniacza, z płytki będzie tylko wyjście sygnału za komparatorem.
    Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

    Załączam jeszcze schemat:
    Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

    Na schemacie tylko część ze wzmacniaczem. Jak widać na zdjęciu WO nie jest ekranowany. Trafo mam symetryczne, a na wyjściu 2x12V.

    Tutaj załączam zdjęcie przebiegu na oscyloskopie z wyjścia wzmacniacza (najpierw układ był bez kondensatora 100nF równoległego do czujki):
    Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

    Do zdjęcia chciałem wyłączyć świetlówkę (do pierwszego zdjęcia była włączona), przez co przypadkiem spowodowałem taką zmianę przebiegu:
    Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

    Potem dołożyłem ten kondensator 100nF (widoczny na schemacie) i układ zyskał "odporność" na część zakłóceń (włączenie świetlówki nie powodowało już zmian w przebiegu). Korzystając z dość dużej pojemności filtracji zasilania sprawdziłem jak układ funkcjonuje po odłączeniu z sieci i pracy na kondensatorach. W tym wypadku przebieg był taki sam jak na drugim zdjęciu oscyloskopu. Czyli mogę sądzić, że zbiera on zakłócenia z przestrzeni?

    Zgodnie z tym co napisałeś Panie Krzysztofie, gdy wzmacniacz pracował na dużym wzmocnieniu, to samo dotknięcie stołu powodowało zakłócenia, tyle że był zasilany zasilaczem z załączonego schematu.

    Czy za punkt neutralny mam traktować te punkty co mam oznaczone jako "0v"? Chciałem zrobić prototyp na płytce stykowej bez ekranowania. Ekranowanie miałem zrobić dopiero w obudowie i do układu zlutowanego na PCB, ale jak mus to mus :) Prosił bym więc o wskazówki jak to skutecznie ekranować, oraz o odpowiedni początek dla tej masy referencyjnej.

    Pozdrawiam ;)
  • Poziom 43  
    Zrób inaczej pierwszy stopień, czujnik ma rezystancję wewnętrzną 50kΩ ty go obciążasz 1kΩ, a więc przed wzmocnieniem tłumisz sygnał 50 krotnie. Daj wzmacniacz nieodwracający. Kondensator 100nF i rezystor 1kΩ dają filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości granicznej 1,6kHz, zakłóceń 50Hz i 100Hz tym nie stłumisz. Zaekranować musisz co najmniej cały obwód podatny na zakłócenia, czyli od czujnika do pierwszego stopnia wzmacniacza. Reszta jest odporna na zakłócenia.

    Płytki stykowe do takich protoypów się nie nadają, lepiej użyj takich metod jakie opisano tu używając kawałków laminatu z niewytrawioną miedzią możesz zbudować układ z bardzo skuteczną powierzchnią masy (ang. ground plane) jak i dobudować ekran lutując płytki prostopadle do siebie.
    Technika budowy prototypów zwana "dead bug" sprawdza się w znacznie bardziej wymagających prototypach (układów analogowych), choć dla laika w porównaniu z płytką stykową wygląda "nieprofesjonalnie".

    Warto zajrzeć jeszcze tu.
  • Poziom 10  
    Przerobiłem układ jak widać na schemacie:
    Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

    I muszę bardzo podziękować Tobie jarek_lnx za rady dotyczące sposobu wykonywania prototypów :) teraz wygląda tak:
    Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

    Zmiana schematu i montażu pozwoliła osiągnąć zamierzany cel czyli:
    Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

    Przebieg zmienił się jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki ;)

    Jednak jak to w życiu bywa :) napotkałem kolejny problem, a mianowicie jak ustawię napięcie niezrównoważenia za pomocą POT1, tak aby na wyjściu było 0v, to po dłuższym czasie można zaobserwować małe zmiany tego napięcia... Myślałem żeby zastosować tutaj np. OP07, który ma "offset null" i ustawić "zero" na wyjściu. Gdzieś czytałem, że ten wzmacniacz ma dryft rzędu maksymalnie 2µV/miesiąc. Czy to dobry pomysł?
    Kolejna sprawa to dwa pozostałe wyjścia z czujki. W środku jest termistor, którym można kompensować temperaturę własną czujnika. Zastanawiam się czy jest sens to robić, czy zmiana temperatury pracy rzędu 10-15°C będzie miała znaczący wpływ na działanie układu? Jeśli będzie miała to prosiłbym o jakieś wskazówki - jak podpiąć to do reszty by mieć pewność, że układ nie będzie bardzo podatny na zmiany warunków otoczenia i nie będzie przypadkowo włączał przekaźnika. Szukałem w PDF-ie czujki, ale tego nie znalazłem.
    pozdrawiam ;)
  • Poziom 31  
    Koledzy forumowicze bardzo skutecznie doradzili, więc ja ograniczę się tylko do jednego uzupełnienia, a mam przejściowo ograniczony dostęp do Internetu.

    Chodzi o ten punkt neutralny: Masz dzielone uzwojenie wtórne, więc i punkt odniesienia. Jak najbliżej transformatora wyprowadź najlepiej dwie oddzielne linie - przewody lub wydzielone ścieżki.

    Jedna może być przewodem referencyjnym, np. dla ekranów. Pilnuj, aby nie płynął przez nią prąd, czyli łącz wszystko tylko z jednej strony - bez zamykania obwodów.

    Druga linia może być masą zasilania dla obwodów wejściowych. Czyli mogą przez nią płynąć prądy powrotne, ale nie wspólnie z prądami powrotnymi obwodów już za pierwszym wzmacniaczem.

    Oczywiście moja rada nie gwarantuje, że coś się nie sprzęgnie przez transformator zasilający lub jakieś inne wspólne obwody. Ponadto na modelu może być OK, a w gotowe urządzenie zrobi Ci "ciśnienie 500", jeżeli popełnisz jakiś błąd konstrukcyjny lub wykonawczy. Przykłady: Niestaranne luty, pozostałości kalafonii, marnej jakości elementy stykowe, zbyt długie linie przewodowe i czym tam jeszcze można humor popsuć.

    Krzysztof Podstawa
  • Poziom 43  
    Cytat:
    ...jak ustawię napięcie niezrównoważenia za pomocą POT1, tak aby na wyjściu było 0v, to po dłuższym czasie można zaobserwować małe zmiany tego napięcia.
    Najpierw trzeba ustalić przyczynę, jak duże są te zmiany? w jakim czasie? Wzmocnienie wynosi 15000 więc faktycznie TL072 z dryftem 18µV/°C da 0,27V/°C Pamiętaj też że każde połączenie dwóch metali stanowi termoparę, więc żeby wykorzystać w pełni możliwości dobrego wzmacniacza musisz mieć właściwie rozmieszczone elementy i symetrię tam gdzie się da, żeby te błędy się znosiły. OP-07 czy nawet OP-177 to dość stare układy, można znaleźć lepsze. Jakby były wymagania na skrajnie mały offset to można dać wzmacniacz z automatycznym zerowaniem. Trzeba określić wymagania i policzyć błędy żeby wiedzieć czy taki OP-07 wystarczy czy nie. Nie szukaj wzmacniaczy z ręcznym zerowaniem offsetu, bo regulując na 0 zwiększysz dryft temperaturowy. Sposób zerowania który zastosowałeś jest lepszy, tylko trzeba podzielić napięcie z potencjometru.

    Cytat:
    Zastanawiam się czy jest sens to robić, czy zmiana temperatury pracy rzędu 10-15°C będzie miała znaczący wpływ na działanie układu? Jeśli będzie miała to prosiłbym o jakieś wskazówki - jak podpiąć to do reszty by mieć pewność, że układ nie będzie bardzo podatny na zmiany warunków otoczenia i nie będzie przypadkowo włączał przekaźnika. Szukałem w PDF-ie czujki, ale tego nie znalazłem.
    Może mieć znaczący wpływ, trzeba to sprawdzić. Kompensację można zrobić, podobnie jak kompensacja temperatury zimnego końca, w zwykłych wzmacniaczach do termopar. Sygnał z RTD zamienić na napięcie, które trzeba odjąć, lub dodać do napięcia z czujnika, w odpowiednim stosunku.
  • Poziom 10  
    Przeszukując internet natknąłem się na taki oto schemat:
    Bezkontaktowa kontrola temperatury - pirometr

    Jeśli się nie mylę to jest to układ z kompensacją temperatury własnej czujnika. Zauważyłem, że im bardziej rozgrzeję czujkę tym bardziej zaniża ona wynik pomiaru, a wbudowany termistor zwiększa swój opór (dla 0°C ma 1KΩ). Czy ten termistor pracuje jako element w dzielniku napięcia, które następnie trafia na jedną z nóżek wzmacniacza i odpowiednio podnosi potencjał? W jaki sposób można to policzyć, bo nie chcę by działało przypadkowo?
    Wymyśliłem też inny sposób (nie wiem czy nie lepszy do tej sytuacji), żeby układ "zbierał" przez jakiś czas średnie napięcie odniesienia i w razie odchyłki od średniej zmieniał stan na wyjściu, bo dobrze by było, gdyby układ nie wymagał okresowej korekcji/dostrajania co będzie trochę kłopotliwe.

    Cytat:
    Chodzi o ten punkt neutralny: Masz dzielone uzwojenie wtórne, więc i punkt odniesienia. Jak najbliżej transformatora wyprowadź najlepiej dwie oddzielne linie - przewody lub wydzielone ścieżki.

    Jedna może być przewodem referencyjnym, np. dla ekranów. Pilnuj, aby nie płynął przez nią prąd, czyli łącz wszystko tylko z jednej strony - bez zamykania obwodów.

    Druga linia może być masą zasilania dla obwodów wejściowych. Czyli mogą przez nią płynąć prądy powrotne, ale nie wspólnie z prądami powrotnymi obwodów już za pierwszym wzmacniaczem.

    Dziękuję za radę:) na pewno uwzględnię ją przy projektowaniu PCB.

    Pozdrawiam ;)
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Jeśli się nie mylę to jest to układ z kompensacją temperatury własnej czujnika.
    Tak, jeden z wielu sposobów, na to jak można połączyć dzielnik z termistorem do wzmacniacza.
    Cytat:
    Zauważyłem, że im bardziej rozgrzeję czujkę tym bardziej zaniża ona wynik pomiaru, a wbudowany termistor zwiększa swój opór (dla 0°C ma 1KΩ). Czy ten termistor pracuje jako element w dzielniku napięcia, które następnie trafia na jedną z nóżek wzmacniacza i odpowiednio podnosi potencjał? W jaki sposób można to policzyć, bo nie chcę by działało przypadkowo?

    Termostos mierzy różnicę temperatur pomiędzy obudową a elementem ogrzewającym się w wyniku pochłaniania podczerwieni, więc spadek sygnału jest oczywisty. Nie szczegółowo teorii działania tych czujników więc nie powiem jak to policzyć, jak zweryfikować eksperymentalnie skuteczność kompensacji - wiadomo.
    Cytat:
    Wymyśliłem też inny sposób (nie wiem czy nie lepszy do tej sytuacji), żeby układ "zbierał" przez jakiś czas średnie napięcie odniesienia i w razie odchyłki od średniej zmieniał stan na wyjściu, bo dobrze by było, gdyby układ nie wymagał okresowej korekcji/dostrajania co będzie trochę kłopotliwe.

    Tylko co to będzie za odniesienie? Jeśli temperatura otoczenia to może być szkodliwy sposób.