Termoelemes hőmérsékletmérési megoldás CM1103 és CM1106 alapján

01 Bevezetés

Amikor két különböző anyagból készült fémvezetőt összekapcsolnak, potenciálkülönbség keletkezik a végükön, ha hőmérsékletkülönbség van a csatlakozás és a referencia vég között. Ennek a termoelektromos potenciálnak a mérése, valamint a vezetők végénél lévő referencia hőmérséklet és a termoelem jellemző paraméterei alapján meghatározható a tényleges hőmérséklet a mérési csatlakozásnál.

A termoelemek olcsók, sz brezetes hőmérsékletmérési tartományt kínálnak, egyszerű felépítésűek és könnyen használhatók, így széles körben alkalmazzák őket különböző ipari környezetekben. Az ITS-90 sztenderd nyolc gyakori típust határoz meg termoelemekre, valamint azok megfelelő hőmérsékleti tartományait.

Közülük a K-típusú termoelem a legelterjedtebb. Vegyük példaként: –270 °C mérésénél a termoelem kimenő feszültsége –6,458 mV; a teljes skála 1372 °C-os hőmérsékleténél a kimenő feszültség 54,886 mV. Az egész mérési tartományban a kimenő feszültség körülbelül 40 µV-al változik hőmérsékletenként 1 °C-os változás esetén.

Mivel a termoelemek kimenő feszültsége rendkívül kicsi, a jelkondicionáló és adatgyűjtő áramköröknek nagyon magas pontosságot kell biztosítaniuk. Emellett ipari környezetekben a termoelem (TC) és az adatgyűjtő kártya közötti vezetékek gyakran hosszúak, ami jelentős közös módusú zavaró zajt vihet be. Ezért a jelgyűjtés és -feldolgozás során szükséges a differenciális jel kinyerése és erősítése, miközben minimalizálni kell a közös módusú zaj hatását a mért differenciális jelre.

02 CM1103 Jellemzők

• Alacsony fogyasztású, nagypontosságú, kompakt méretű szigma-delta ADC analóg előerősítő

• Széles körben alkalmazható különféle szenzorok, beleértve hőmérsékleti, optikai, folyadék- és gázérzékelők jelgyűjtésére

• Mintavételi sebesség akár 2 kSPS-ig, 4 csatornás programozható multiplexeléssel

• Programozható erősítésű erősítő (PGA), amely rugalmas teljes skálájú bemeneti tartományokat támogat ±256 mV-tól ±6,144 V-ig

• Nagy bemeneti impedancia, több mint 1 MΩ, amely lehetővé teszi a közvetlen csatlakoztatást számos szenzorhoz, és megszünteti az extra jelkondicionáló és ADC-illesztő áramkörök szükségességét

• Zajmentes felbontás akár 7,81 µV-ig, elegendő a termoelemek által generált rendkívül kis termoelektromos feszültségek pontos méréséhez

• Differenciális csatorna közös módusú elutasítási arány (CMRR) több mint 100 dB, segít csökkenteni az ipari zavaró hatások befolyásolását a jelgyűjtés során

03 Megoldás áttekintése

A CM1103 rugalmas csatornabeállítást kínál, négy bemeneti tűvel akár két differenciális vagy négy egyszeres végű bemenet támogatására. Ahogy az a alkalmazás diagram, a gyakorlati alkalmazásokban egy differenciális csatorna használható a termoelem hőmérséklet-érzékelő csatlakoztatására, míg egy másik egypólusú csatorna az NTC termisztort a hideg csomópont közelében elhelyezve csatlakoztatható. A TC és az NTC csatornák konfigurálhatók független bemeneti erősítéssel és mintavételezési sebességgel, ami nagy kényelmet biztosít.

Kínálunk egy másik terméket is, a CM1106-ot, amely a CM1103 alapján készült, és rendelkezik beépített hőmérséklet-érzékelővel. Az SPI interfészen keresztül a CM1106 csomóponti hőmérséklete valós időben olvasható. Olyan alkalmazásoknál, ahol a hideg csomópont az ADC közelében helyezkedik el, a CM1106 kiválasztása megszünteti az extra hidegcsomó-mérési csatorna szükségességét, lehetővé téve a hőmérsékletmérési csatornák nagyobb számát.