Termopāra temperatūras mērīšanas risinājums, balstīts uz CM1103 un CM1106

01 Ievads

Kad divi metāla vadītāji, kas izgatavoti no dažādiem materiāliem, ir savienoti kopā, to galos rodas potenciālu starpība, ja starp savienojumu un atskaites galu pastāv temperatūras atšķirība. Mērot šo termoelektrisko potenciālu kopā ar atskaites temperatūru vadītāju galos un termopāras raksturlielumiem, var noteikt faktisko temperatūru mērījuma savienojumā.

Termopāras ir lētas, nodrošina plašu temperatūras mērīšanas diapazonu, ir vienkāršas konstrukcijas un viegli lietojamas, tādēļ tās plaši izmanto dažādās rūpnieciskajās vides. ITS-90 standarts definē astoņus parastus termopāru tipus kopā ar to atbilstošajiem temperatūras diapazoniem.

Starp tiem K-tipa termopāris ir visplašāk izmantotais. Ņemot to kā piemēru: mērot –270 °C, termopāra izvades spriegums ir –6,458 mV; pilnas mērīšanas diapazona temperatūrā 1372 °C izvades spriegums ir 54,886 mV. Visā tā mērīšanas diapazonā izvades spriegums mainās aptuveni par 40 µV katram 1 °C temperatūras izmaiņu grādam.

Tā kā termopāru izvades spriegumi ir ļoti mazi, signāla apstrādes un datu iegūšanas shēmām jānodrošina ļoti augsta precizitāte. Turklāt rūpnieciskajā vidē vadi starp termopāri (TC) un datu iegūšanas plati bieži ir garš, kas var radīt ievērojamu kopējā režīma traucējumu troksni. Tādēļ signāla iegūšanas un apstrādes laikā ir nepieciešams izdalīt un pastiprināt diferenciālo signālu, vienlaikus minimizējot kopējā režīma trokšņa ietekmi uz mērīto diferenciālo signālu.

02 CM1103 funkcijas

• Zema patēriņa, augstas precizitātes, maza izmēra sigma-delta ADC analoģais priekšgalvs

• Plaši piemērojams signālu iegūšanai dažādiem sensoriem, tostarp temperatūras, optiskajiem, šķidruma un gāzes sensoriem

• Mērījumu ātrums līdz 2 kSPS ar 4 kanālu programmējamu multipleksēšanu

• Programmējams pastiprinātājs (PGA), kas atbalsta elastīgas pilna diapazona ieejas no ±256 mV līdz ±6,144 V

• Augsta ieejas pretestība, lielāka par 1 MΩ, kas ļauj tiešu savienojumu ar plašu sensoru klāstu un novērš nepieciešamību pēc papildu signāla apstrādes un ADC piedziņas shēmām

• Beztrokšņa izšķirtspēja līdz pat 7,81 µV, kas ir pietiekama precīzai mērīšanai termoelektriskajiem spriegumiem, ko rada termopāri

• Diferenciālā kanāla kopējā režīma atmešanas attiecība (CMRR) pārsniedz 100 dB, kas palīdz samazināt rūpnieciskās traucējumu ietekmi uz signālu iegūšanu

03 Risinājuma pārskats

CM1103 nodrošina elastīgu kanālu konfigurāciju, ar četrām ieejas spraudnēm, kas atbalsta līdz divām diferenciālajām ieejām vai četrām vienvirziena ieejām. Kā parādīts pIEKTAIS diagrammā, praktiskās lietojumos, viens diferenciālkanāls var tikt izmantots, lai pievienotu termopāras temperaču sensoru, savukārt otrs vienpolārkanāls var tikt pievienots pie NTC termistora, kas novietots tuvu aukstajai mezglai. TC un NTC kanāli var tikt konfigurēti ar neatkarīgu ieejas pastiprinājumu un parauguņemšanas biežumu, nodrošinot lielu ērtību.

Mēs arī piedāvājam citu produktu, CM1106, kas balstīts uz CM1103 un papildus iekļauj temperaču sensoru uz čipa. Caur SPI saskarni, CM1106 mezgla temperaču var lasīt reālā laikā. Lietojumos, kur aukstā mezgla atrodas tuvu ADC, izvēloties CM1106, nav nepieciešams papildus aukstās mezgla mērīšanas kanāls, kas ļauj palielināt temperaču mērīšanas kanālu skaitu.