Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Pomiar temperatury, PT100

Escapadro 24 Sep 2015 19:47 3384 30
Computer Controls
  • #1
    Escapadro
    Level 14  
    Witam,

    Mam do zrobienia projekt, mianowicie razem z grupa znajomych studentow mamy za zadanie zrobic system, ktory mierzylby i wyswietlal nastepujace informacje:

    1. Temperatura wody
    2. Przeplyw wody przez rure o danej srednicy (prysznic)
    3. Natezenie oswietlenia w lux'ach

    Zajalem sie troche pomiarem temperatury i mam owe watpliwosci:

    Pomiar temperatury, PT100

    I teraz nie wiem czy uzyc PT-100 (termorezystor) czy termoogniwo.

    Z jednej strony chodzi o koszt (bedziemy musieli to zbudowac) - a z drugiej prostota w pomiarach. Przy termoogniwie nie musialbym budowac mostka, a przynajmniej tak mi sie zdaje, trzeba by bylo tylko przeskalowac sygnal PRZED wyslaniem go do przetwornika.

    Chcialbym zasiegnac porady, moze i nieco krytyki, moze jakies sugestie co do calego systemu? Na pewno sa jakies inne mozliwosci, o ktorych nie wiem.

    Z gory dziekuje!
  • Computer Controls
  • #2
    TvWidget
    Level 36  
    Projekt należy zacząć od określenia założeń a nie od wyboru konkretnego czujnika.
    Czy wiesz co dokładnie chcesz mierzyć, jak dokładnie i w jakim zakresie ?
  • #3
    tomek_602
    Level 21  
    Popieram poprzednika: Najpierw założenia. Nie dobiera się czujnika bez wcześniejszego określenia zakresu i dokładności.

    A co szczegółów:
    Termopara da co najwyżej 40µV/°. Dalej uważasz, że jet lepsza?
    A Pt100 wcale nie musi pracować w mostku.
  • #4
    Escapadro
    Level 14  
    Racja.

    Caly projekt opiera sie na stworzeniu systemu ocieplania, ktory bylby w calosci zasilany przez baterie sloneczne. Owy system ma grzac wode w prysznicach, znajdujacych sie na polu kempingowym.

    Osobiscie zajalem sie pomiarem temperatury wody w rurach. Fizycznie nie wiem, jakby to zainstalowac (jeszcze), bardziej bylem zaabsorbowany kwestia samego pomiaru i elektroniki. Stad tez moje dyrdymaly na temat termorezystora/termoogniwa.

    Chodzi o pomiar wody w prysznicu, dlatego tez mowimy tu o zakresie 15-50 stopni. Co do uzycia PT100, zostalismy troche zmuszeni przez wykladowce. Nie zebym strasznie sie chcial na to godzic, ale wstepne moje plany co do uzycia tego sensora zostaly opisane w pierwszym poscie.

    Interesuje mnie przede wszystkim alternatywa. Prostsza alternatywa. Termopara ma dac 40µV/° co nie jest jakims rewelacyjnym wynikiem na pomiar.

    Co robic, panowie?
  • #5
    Radzio M.
    Level 34  
    Jak już musicie analogowo to można LM35, 10mV/1st. C.
  • Computer Controls
  • #6
    jarek_lnx
    Level 43  
    Pt-100 moze być bardzo dokładny i może mierzyć w szerokim zakresie temperatur - obie cechy są wam nie potrzebne, ma też wady - mała czułość ok 0,38%/°C co przy prądzie 1mA daje 385uV/°C - użycie takich czujników wymaga budowania precyzyjnych układów, często wymaga sie kompensacji spadków napięć na przewodach itp

    Termopara mierzy tylko różnicę i wymaga kompensacji temperatury zimnego końca, czułość ma małą, zakres temperatur szeroki, niezbyt pasuje do waszego zastosowania.

    W takich zastosowaniach popularne są:
    - termistory NTC - mają duża czułość 4%/°C ale są nieliniowe
    - czujniki półprzewodnikowe oparte na pomiarze napiecia przewodzenia diody oraz scalone band-gap
  • #7
    dpieciak5
    Level 12  
    Pomiar natężenia oświetlenia możesz zrobić na wzmacniaczu operacyjnym -> konwerter prąd-napięcie ;]
  • #8
    Freddy
    Level 43  
    Escapadro wrote:
    Interesuje mnie przede wszystkim alternatywa. Prostsza alternatywa. Termopara ma dac 40µV/° co nie jest jakims rewelacyjnym wynikiem na pomiar.

    Co robic, panowie?
    Zastosować specjalizowany układ scalony do obsługi Pt100, np. LTC2983.
    Jako pomiar oświetlenia np. MAX44009.
  • #9
    jaclew
    Level 17  
    Skoro ma być prostsza alternatywa to tylko termistor - tu jednak nieliniowość pomiaru wymagałaby linearyzacji, chociaż w Twoim projekcie założenia są dość proste: pomiar w wąskim zakresie i raczej dokładność nie jest jakoś szczególnie krytyczna - przetrwanie galaktyki od niej nie zależy :wink:
    Pt100 i termopary to domena przemysłu, kontroli procesów przemysłowych, gdzie mierzy się bardzo szeroko. Termopara jak już wspomniano wymaga kompensacji zimnego końca co komplikuje układ. To jak wyprawa z armatą na wróble :D
    Pt100 przy małej czułości i długich przewodach do wejścia pomiarowego - będzie wskazana kompensacja wpływu zmiany oporu przewodów od temperatury, rozwiązanie to obwód 3-przewodowy.
    To oprócz tego, ze sam Pt100 nie jest tani, podniesie ogólny koszt wykonania.
    Chyba, że to akademickie wymagania i cel sam w sobie to ok :D

    Moim zdaniem, zastosuj termistor bez linearyzacji i po sprawie.
    Ze scalaków rozważ układzik z serii KTY81. Chociaż LM35 też, tu jednak
    konieczne będą 3 przewody.
  • #10
    Freddy
    Level 43  
    jaclew wrote:
    Skoro ma być prostsza alternatywa to tylko termistor

    jaclew wrote:
    Moim zdaniem, zastosuj termistor bez linearyzacji i po sprawie.
    Ze scalaków rozważ układzik z serii KTY81. Chociaż LM35 też, tu jednak
    konieczne będą 3 przewody.

    No i po co te rozważania skoro?
    Escapadro wrote:
    Co do uzycia PT100, zostalismy troche zmuszeni przez wykladowce
  • #11
    PiotrPitucha
    Level 33  
    Witam
    Pomiar przez PT100 temperatur w bardzo niskim zakresie temperatur jest zadaniem karkołomnym. PT100 wymaga specyficznych wzmacniaczy, i precyzyjnych rezystorów niejednokrotnie o wartościach z poza szeregu.
    Dobry wzmacniacz wymaga rezystorów o tolerancji 0,01% gdyż tylko takie zapewnią odpowiednia stabilność temperaturową, wyszukanie odpowiedniej rezystancji w pudełka rezystorów 5% skończy się tym, że po dmuchnięciu na wzmacniacz wyjście popłynie więcej niż od zmiany temperatury wody przy czujniku.
    Masz 2 wyjścia, kupić gotowy konwerter PT100/prąd ( bardzo drogo ), lub zasilić PT100 ze stabilnego źródła przez precyzyjny rezystor z szeregu a następnie przetworzenie napięcia z PT100 przez dobry 16 bitowy przetwornik i cyfrowe przetworzenie danych ( dużo taniej ). Zasilanie PT100 oczywiście 3 przewodowe.
    Co do przepływu to są gotowe czujniki przepływ/impulsy , ale musisz mieć świadomość, że zaburzy to wydajność, bo w układ pomiarowy wrzuca się wiatraczek który zawęża światło rur.
    Pozdrawiam
  • #12
    Freddy
    Level 43  
    Toż właśnie trochę wyżej zaproponowałem specjalizowany układ do obsługi m.in. PT100.
  • #13
    _jta_
    Electronics specialist
    Mało kto pamięta, że czujnikiem temperatury jest również LM334, który daje prąd zależny od temperatury - to pozwala go podłączyć dwoma przewodami bez obawy, że opór przewodów zafałszuje pomiar, natomiast wymaga dobrej izolacji przynajmniej jednego z nich.
  • Helpful post
    #14
    Freddy
    Level 43  
    Nie rozumiem po co Wasze dyskusje w temacie na temat innych czujników, skoro autor wyraźnie zaznaczył, że musi być PT100.
    Quote:
    LM334 3-Terminal Adjustable Current Sources


    Proszę doczytać:
    Escapadro wrote:
    I teraz nie wiem czy uzyc PT-100 (termorezystor) czy termoogniwo.

    trymer01
  • Helpful post
    #15
    PiotrPitucha
    Level 33  
    Witam
    Kiedyś robiłem pomiary na XTR105, ale układ to nie wszystko, do konkretnego układu pomiarowego i zakresu temperatur trzeba było przeliczyć rezystory, potem zamówić (w Krakowie po około 7zł za sztukę) kalibrowane ponoć laserowo o stabilności kilkanaście PPM.
    Sytuacja nie jest banalna skoro nawet żółci bracia liczą za taki konwerter koło 20$ czyli więcej niż połowa komputerka na ARM :), jeśli do tego dojdzie jeszcze HART, to cena rośnie astronomicznie.
    Robienie na piechotę wyjdzie bardzo drogo, więc podam link do takiego konwertera w rozsądnej cenie http://www.aliexpress.com/item/PT100-to-4-20m..._ab_test=201556_1,201527_4_71_72_73_74_75,0_0
    Pozdrawiam

    Uwaga!!!!
    Ktoś zgłosił mój post jako bezsensowny, nie wiem kto bo niestety elektroda powiadomiła mnie o fakcie bez podania autora.
    Niedouczonemu donosicielowi pragnę zakomunikować, że Google działa i łatwo jest sprawdzić że XTR105 jest układem dedykowanym do PT100, więc nie wiem na czym polega mój bezsens ?
    Konwerter PT100/prąd również jest dedykowanym do pomiarów przy pomocy PT100 i bez niego nie są budowane praktycznie żadne układy pomiarowe i układy automatyki w przemyśle.
    Pozdrawiam i polecam Google
  • Helpful post
    #16
    jaclew
    Level 17  
    Freddy wrote:
    Nie rozumiem po co Wasze dyskusje w temacie na temat innych czujników, skoro autor wyraźnie zaznaczył, że musi być PT100.

    Freddy, a gdzie czytasz, że to wyraźnie zaznaczone???
    Ja wydedukowałem z opisu autora, że wybór nie jest przesądzoany na rzecz PT100.
    A wnioskuję to z takich słów autora tematu:
    Escapadro wrote:

    I teraz nie wiem czy uzyc PT-100 (termorezystor) czy termoogniwo.

    Escapadro wrote:

    Co do uzycia PT100, zostalismy troche zmuszeni przez wykladowce. Nie zebym strasznie sie chcial na to godzic [...]

    Escapadro wrote:

    Interesuje mnie przede wszystkim alternatywa. Prostsza alternatywa.


    Być może wykładowca rzucił takie hasło i oczekiwanie od studentów jest aby twórczo zaproponowali coś innego i stąd prośba na forum o pomoc.
    A forumowicze dzieląc się swoją wiedzą być może podsuną koledze Escapadro alternatywne rozwiązanie, które zmieni profesorskie założenia.
  • Helpful post
    #17
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Nota aplikacyjna Microchip AN687, strona czwarta, rysunek 5 przedstawia gotowe rozwiązanie dla czujnika PT100 lub podobnego, zakres pomiaru od -200 do 600 stopni Celsjusza, bonusowo kompensacja dla rezystancji przewodów. Cała nota raczej dość dokładnie wyjaśnia zagadnienia związanie z tymi czujnikami temperatury.
  • Helpful post
    #18
    jaclew
    Level 17  
    Escapadro wrote:
    Chodzi o pomiar wody w prysznicu, dlatego tez mowimy tu o zakresie 15-50 stopni.


    A ja sobie myslę, że założenia co do wyboru czujnika koniecznie autor musi zmienić, czytaj: mądrze udowodnić wykładowcy wyższość termistora nad PT100 w tym projekcie.
    Można się rozwodzić nad labolatoryjnymi i przemysłowymi sposobami pomiaru temperatury, pytanie tylko po co? Wszak w tym przypadku zakres pomiaru to zaledwie 35 stopni C, a i precyzja nie wydaje się tu odgrywać pierwszej roli,,,
  • #19
    Escapadro
    Level 14  
    Bardzo dziekuje za wszystkie posty, panowie (i panie, jesli sie tu taka znajduje :))

    Podejrzewam, ze wcale to nie musi byc PT100, ale wszystkie ostatnie wyklady dotyczyly wlasnie tego sensora.

    I jak juz ktos wspomnial - kompensacja zimnego konca. Jako ze temperatura do ktorej bysmy sie odnosili (czyt. temperatura w pomieszczeniu zapewne) nie jest stala, trzeba by bylo tak dobrac oporniki w mostku, zeby offset na jednym koncu byl jak najblizszy zeru. Podobno (wedlug wykladowcy) to ma byc pare tysiecy ohmow, ale odpowiedzi jednoznacznej nam nie dal.

    Wlasnie bede obliczal wartosci opornikow w mostku - skoro juz tak sie uparli na PT100 - niech im bedzie. Chociaz powinienem teraz dostac po lapach za brak inwencji tworczej. ;)

    No i kolejna sprawa, jak najbardziej sluszna - budowa wzmacniacza roznicowego, co wiaze sie z wewnetrznymi impedancjami i proba ich niwelacji. Podobno budowa wzmacniacza POMIAROWEGO ma pomoc.

    W wolnej chwili przejrze wszystkie zalaczone przez kolegow pliki, a na razie udaje sie na doksztalcenie sie w tym zakresie i troche matematyki w tym kierunku. :)

    Dzieki!
  • Helpful post
    #20
    Freddy
    Level 43  
    Proponuję abyś jednak zapoznał się z dokumentacją tego LTC2983. To jest obsługa multisensor.
  • Helpful post
    #21
    PiotrPitucha
    Level 33  
    Witam
    Jeśli będziesz budował układ na piechotę, to zwróć uwagę by nie przekroczyć prądu w PT100, co prawda jeśli będzie dobry kontakt czujnika z wodą, to zminimalizujesz efekt podgrzewania czujnika prądem pomiarowym, ale ogólnie przyjęło się by był on mniejszy niż 1mA.
    Jak przeliczysz zmiany napięcia na czujniku w niskim zakresie temperatur, to zrozumiesz, że musisz mieć niezły wzmacniacz by to nie pływało, polecam z doświadczenia MCP601, chyba że masz zasobną kasę i zastosujesz wzmacniacze pomiarowe z wyższej półki.
    Jak się zapewne spodziewasz wyjście nie jest liniowe i jeśli nie chcesz bawić się w linearyzację cyfrowo, to możesz pomyśleć o XTR105, nie wiem jak jest teraz z dostępnością, ale cena jest mniejsza od LTC2983 (około 50PLN brutto w TME), układ zapewnia stabilne zasilanie czujnika ( 0,8mA ) i ma liniowe wyjście prądowe, co ułatwia transmisję na większe odległości.
    Czujnik jest zasilany z pętli prądowej, więc wystarczą tylko dwa druty do wyniesionego czujnika.
    Jeśli układ ma być typowo testowy, to LPC2983 będzie doskonały i trudno będzie znaleźć coś lepszego, ale cena pojedynczych sztuk oscyluje koło 40$.
    Pozdrawiam
  • Helpful post
    #22
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    I jak juz ktos wspomnial - kompensacja zimnego konca. Jako ze temperatura do ktorej bysmy sie odnosili (czyt. temperatura w pomieszczeniu zapewne) nie jest stala, trzeba by bylo tak dobrac oporniki w mostku, zeby offset na jednym koncu byl jak najblizszy zeru. Podobno (wedlug wykladowcy) to ma byc pare tysiecy ohmow, ale odpowiedzi jednoznacznej nam nie dal.
    Jesteś w lesie, jeśli termopara daje 40µV/°C i mierzy różnicę temperatur, to musisz mieć albo drugą termoparę zanurzoną w cieczy wzorcowej 0°C (niewygodne) albo drugi czujnik temperatury który da 40µV/°C. Czyli termopara wymaga zastosowania innego czujnika temperatrury, takiego który z powodzeniem sam mógł by mierzyć temperaturę cieczy :)
  • #23
    Escapadro
    Level 14  
    Udalo sie zastosowac PT100, ktory z powodzeniem mierzy temperature, z dokladnoscia +/- 1 stopien. Jedyne co niestety musi zostac zrekompensowane to spadek napiecia na wzmacniaczu. Musialem zbudowac wzmacniacz pomiarowy, uzywajac trzech LM731. Roznica Vo = Va-Vb byla tak mala (gdzies okolo 20mV) ze spadek 6mV mial niestety duze znaczenie. Bede informowal na biezaco.
  • #25
    Freddy
    Level 43  
    Czemu nie stosujecie specjalizowanych wzmacniaczy do PT100.
    Produkuje je kilka firm i nie są wcale takie drogie.
  • #26
    _jta_
    Electronics specialist
    Mam wrażenie, że te wyspecjalizowane wzmacniacze kosztują znacznie drożej, niż taki czujnik, który obywa się bez nich (np. DS18B20 około 4zł, albo LM35, LM335, LM334...). Poza tym, jeśli PT100 jest zasilany prądem stałym, to na połączeniach może występować zjawisko termoelektryczne.

    Wzmacniacz pomiarowy, jeśli już ma być użyty dla poprawienia stabilności napięcia niezrównoważenia, powinien być zrobiony na wzmacniaczach operacyjnych stanowiących jeden układ scalony - jest duża szansa, że ich napięcia niezrównoważenia będą "pływać" zgodnie i zmiany się odejmą.
  • #27
    Freddy
    Level 43  
    _jta_ wrote:
    Mam wrażenie, że te wyspecjalizowane wzmacniacze kosztują znacznie drożej, niż taki czujnik,
    Czy uważasz, że cena 5$ jest tak wysoką za pewność poprawnej i łatwej obsługi PT100?

    jaclew wrote:
    Freddy, a gdzie czytasz, że to wyraźnie zaznaczone???

    Escapadro wrote:
    Co do uzycia PT100, zostalismy troche zmuszeni przez wykladowce
  • #29
    Freddy
    Level 43  
    Pokazałem przykładowy układ. Są jeszcze inne.
    Przy stosowaniu termopary bardzo fajne są MAX31855 do kompensacji.
  • #30
    Krzysztof Kamienski
    Level 43  
    PiotrPitucha wrote:
    Co do przepływu to są gotowe czujniki przepływ/impulsy , ale musisz mieć świadomość, że zaburzy to wydajność, bo w układ pomiarowy wrzuca się wiatraczek który zawęża światło rur.
    Niekoniecznie, bo są czujniki MHD, zwane tez indukcyjnymi, które niczego nie zaburzają...tylko troszkę kosztują, ale zastanowił bym się, przy założonej niewielkiej dokladności, nad wykonaniem go samemu i zadziwieniem Wykładowcy :idea: :D