Solution de mesure de température par thermocouple basée sur CM1103 et CM1106

01 Introduction

Lorsque deux conducteurs métalliques constitués de matériaux différents sont reliés ensemble, une différence de potentiel est générée à leurs extrémités s'il existe une différence de température entre le point de jonction et l'extrémité de référence. En mesurant ce potentiel thermoélectrique, ainsi que la température de référence aux extrémités des conducteurs et les paramètres caractéristiques du couple thermoélectrique, il est possible de déterminer la température réelle au niveau de la jonction de mesure.

Les thermocouples sont peu coûteux, offrent une large plage de mesure de température, possèdent une structure simple et sont faciles à utiliser, ce qui les rend largement utilisés dans divers environnements industriels. La norme ITS-90 définit huit types courants de thermocouples ainsi que leurs plages de température correspondantes.

Parmi eux, le thermocouple de type K est le plus couramment utilisé. Prenons cet exemple : lors de la mesure de –270 °C, la tension de sortie du thermocouple est de –6,458 mV ; à la température pleine échelle de 1372 °C, la tension de sortie est de 54,886 mV. Sur toute sa plage de mesure, la tension de sortie varie d'environ 40 µV pour chaque changement de température de 1 °C.

Étant donné que les tensions de sortie des thermocouples sont extrêmement faibles, le circuit de conditionnement du signal et d'acquisition de données doit offrir une très grande précision. De plus, dans les environnements industriels, les câbles entre le thermocouple (TC) et la carte d'acquisition de données sont souvent longs, ce qui peut introduire un bruit important de mode commun. Par conséquent, lors de l'acquisition et du traitement du signal, il est nécessaire d'extraire et d'amplifier le signal différentiel tout en minimisant l'impact du bruit de mode commun sur le signal différentiel mesuré.

02 Fonctionnalités CM1103

• Faible consommation, haute précision, petit format, interface analogique pour convertisseur numérique sigma-delta

• Applicable largement à l'acquisition de signaux pour divers capteurs, y compris les capteurs de température, optiques, liquides et gazeux

• Fréquence d'échantillonnage allant jusqu'à 2 kSPS avec multiplexage programmable à 4 canaux

• Amplificateur à gain programmable (PGA) prenant en charge des plages d'entrée pleine échelle flexibles allant de ±256 mV à ±6,144 V

• Impédance d'entrée élevée supérieure à 1 MΩ, permettant une connexion directe à une grande variété de capteurs et éliminant le besoin de circuits supplémentaires de conditionnement de signal ou de pilote ADC

• Résolution sans bruit aussi faible que 7,81 µV, suffisante pour mesurer avec précision les très petites tensions thermoélectriques générées par les thermocouples

• Taux de réjection en mode commun (CMRR) du canal différentiel dépassant 100 dB, contribuant à réduire l'impact des interférences industrielles sur l'acquisition de signal

aperçu de la solution 03

Le CM1103 offre une configuration de canal flexible, avec quatre broches d'entrée prenant en charge jusqu'à deux entrées différentielles ou quatre entrées asymétriques. Comme illustré dans le application dans des applications pratiques, un canal différentiel peut être utilisé pour connecter le capteur de température à thermocouple, tandis qu'un autre canal simple-ended peut être raccordé à une thermistance NTC placée à proximité de la jonction froide. Les canaux TC et NTC peuvent être configurés avec des gains d'entrée et des fréquences d'échantillonnage indépendants, offrant un grand confort d'utilisation.

Nous proposons également un autre produit, le CM1106, qui est basé sur le CM1103 et intègre un capteur de température sur puce. Via l'interface SPI, la température de jonction du CM1106 peut être lue en temps réel. Pour les applications où la jonction froide est située près du convertisseur analogique-numérique (ADC), le choix du CM1106 élimine le besoin d'un canal supplémentaire de mesure de la jonction froide, permettant ainsi un nombre plus élevé de canaux de mesure de température.