حل قياس درجة الحرارة باستخدام مزدوج حراري بالاعتماد على CM1103 وCM1106

01 مقدمة

عندما يتم وصل ناقلَين معدنيَين مصنوعَين من مواد مختلفة، ينشأ فرق جهد بين طرفيها إذا كان هناك فرق في درجة الحرارة بين نقطة الاتصال والطرف المرجعي. وبقياس هذا الجهد الحراري، إلى جانب درجة الحرارة المرجعية عند أطراف الموصلات والمعايير المميزة للزوج الحراري، يمكن تحديد درجة الحرارة الفعلية عند نقطة القياس.

يتميز الأزواج الحراريون بأنها رخيصة، وتتيح نطاقاً واسعاً لقياس درجات الحرارة، وبنيتها بسيطة وسهلة الاستخدام، ما يجعلها تُستخدم على نطاق واسع في مختلف البيئات الصناعية. ويُعرّف المعيار ITS-90 ثمانية أنواع شائعة من الأزواج الحرارية مع النطاقات المتناظرة لها لدرجات الحرارة.

من بينها، يُعد مزدوج الحرارة من النوع K هو الأكثر استخدامًا. على سبيل المثال: عند قياس درجة حرارة –270 °م، يكون جهد خرج مزدوج الحرارة هو –6.458 مللي فولت؛ وعند درجة الحرارة القصوى البالغة 1372 °م، يكون جهد الخرج 54.886 مللي فولت. وعلى مدى نطاق القياس بأكمله، يتغير جهد الخرج تقريبًا بمقدار 40 ميكرو فولت لكل تغير بدرجة مئوية واحدة.

بما أن جهود خرج مزدوجات الحرارة صغيرة جدًا، يجب أن توفر دوائر معالجة الإشارة وجباية البيانات دقة عالية جدًا. بالإضافة إلى ذلك، في البيئات الصناعية، غالبًا ما تكون الأسلاك بين مزدوج الحرارة (TC) ولوحة جباية البيانات طويلة، مما قد يؤدي إلى إدخال ضوضاء تداخل شائعة النمط بشكل كبير. ولذلك، أثناء جباية ومعالجة الإشارة، من الضروري استخلاص الإشارة التفاضلية وتكبيرها مع تقليل تأثير الضوضاء الشائعة النمط على الإشارة التفاضلية المقاسة.

02 ميزات CM1103

• مُحوّل تناظري رقمي عالي الدقة ومنخفض الاستهلاك للطاقة وذو عامل شكل صغير مع مرحلة أمامية تناظرية باستخدام تقنية سيجما-دلتا

• ينطبق على نطاق واسع على اقتناء الإشارات لمجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار، بما في ذلك أجهزة استشعار درجة الحرارة، والضوئية، والسوائل، والغازات

• معدل العينة يصل إلى 2 كيلو عينة في الثانية مع تعدد قنوات قابل للبرمجة بأربع قنوات

• مكبر للصوت ذو كسب قابل للبرمجة (PGA) يدعم نطاقات إدخال كاملة المدى مرنة تتراوح من ±256 مللي فولت إلى ±6.144 فولت

• مقاومة إدخال عالية تزيد عن 1 ميجا أوم، مما يسمح بالاتصال المباشر بمجموعة واسعة من أجهزة الاستشعار ويُلغي الحاجة إلى دوائر تكييف إشارة أو مشغلات محول رقمي-تماثلي إضافية

• دقة خالية من الضوضاء تصل إلى 7.81 ميكرو فولت، وهي كافية لقياس دقيق للجهود الكهروحرارية الصغيرة جداً الناتجة عن أزواج حرارية

• نسبة رفض الوضع المشترك (CMRR) للقناة التفاضلية تتجاوز 100 ديسيبل، مما يساعد على تقليل تأثير التداخل الصناعي على اقتناء الإشارة

نظرة عامة على الحل 03

يوفر الجهاز CM1103 تهيئة مرنة للقنوات، حيث تدعم الدبابيس الأربع للإدخال ما يصل إلى مدخلين تفاضليين أو أربعة مداخل غير تفاضلية. كما هو موضح في التطبيق في الرسم التخطيطي، وفي التطبيقات العملية، يمكن استخدام قناة تفاضلية واحدة لتوصيل مستشعر درجة حرارة الزوج الحراري، في حين يمكن توصيل قناة منتهية واحد بمقاوم حراري من نوع NTC موضوع بالقرب من الوصلة الباردة. ويمكن تهيئة قنوات الزوج الحراري والمقاوم الحراري (NTC) بمكاسب دخل ومعدلات أخذ عينات مستقلة، مما يوفر راحة كبيرة.

نحن نقدم أيضًا منتجًا آخر هو CM1106، والذي يستند إلى CM1103 ويضيف مستشعر درجة حرارة مدمجًا على الشريحة. من خلال واجهة SPI، يمكن قراءة درجة حرارة الوصلة الخاصة بـ CM1106 بشكل فوري. بالنسبة للتطبيقات التي تكون فيها الوصلة الباردة موجودة بالقرب من المحول التناظري الرقمي (ADC)، فإن اختيار CM1106 يلغي الحاجة إلى قناة قياس إضافية لوصلة الباردة، ما يتيح عددًا أكبر من قنوات قياس درجة الحرارة.