Lösning för termoelementtemperaturmätning baserat på CM1103 och CM1106

01 Inledning

När två metallledare gjorda av olika material förenas skapas en potentialskillnad vid deras ändar om det finns en temperaturskillnad mellan förbindningen och referensänden. Genom att mäta denna termoelektriska potential, tillsammans med referenstemperaturen vid ledarändarna och termoelementets karakteristiska parametrar, kan den faktiska temperaturen vid mätförbindningen bestämmas.

Termoelement är billiga, erbjuder ett brett temperaturmätområde, har en enkel konstruktion och är lätta att använda, vilket gör dem mycket vanliga i olika industriella miljöer. Standarden ITS-90 definierar åtta vanliga typer av termoelement tillsammans med deras motsvarande temperaturområden.

Bland dem är K-typ termoelementet det mest spridda. Som exempel: vid mätning av –270 °C är termoelementets utspänning –6,458 mV; vid fullskaltemperatur av 1372 °C är utspänning 54,886 mV. Över hela dess mätområde ändras utspänning med ungefär 40 µV för varje 1 °C förändring i temperatur.

Eftersom termoelementets utspänningar är extremt små måste signalbehandlings- och datainsamlingskretsen erbjuda mycket hög precision. Dessutom är ledningarna mellan termoelementet (TC) och datainsamlingskortet ofta långa i industriella miljöer, vilket kan introducera betydande gemensammodessignaler. Därför är det nödvändigt vid signalinsamling och -bearbetning att extrahera och förstärka differentiella signalen samtidigt som påverkan av gemensammodessignaler på den mätta differentiella signal minimeras.

02 CM1103 Egenskaper

• Lågströmförbrukande, högprestande, liten formfaktor sigma-delta ADC analog framled

• Lättillgängligt för signalförvärv från olika sensorer, inklusive temperatur-, optiska, vätske- och gassensorer

• Samplingshastighet upp till 2 kSPS med 4-kanaligt programmerbart multiplexing

• Programmerbar förstärkare (PGA) som stöder flexibla fullskale-ingångsområden från ±256 mV till ±6,144 V

• Hög ingångsimpedans över 1 MΩ, vilket möjliggör direkt anslutning till ett brett utbud av sensorer och eliminerar behovet av ytterligare signalbehandling och ADC-förstärkar-kretsar

• Brusfri upplösning så låg som 7,81 µV, tillräcklig för noggrann mätning av de mycket små termoelektriska spänningar som genereras av termoelement

• Differentiell kanals gemensammodemåttlig avstötning (CMRR) över 100 dB, vilket hjälper till att minska påverkan av industriell störning på signalförvärv

03 Lösningsöversikt

CM1103 erbjuder flexibel kanalkonfiguration, med fyra ingångspinnar som stöder upp till två differentiella ingångar eller fyra enkelriktade ingångar. Som visas i ansökan i praktiska tillämpningar kan en differentiell kanal användas för att ansluta en termoelementtemperatursensor, medan en annan enkelriktad kanal kan anslutas till en NTC-termistor placerad nära kalla junctionen. TC- och NTC-kanalerna kan konfigureras med oberoende ingångsförstärkning och samplingsfrekvenser, vilket ger stor bekvämlighet.

Vi erbjuder även en annan produkt, CM1106, som bygger på CM1103 och har en integrerad temperatursensor på chipet. Genom SPI-gränssnittet kan junctionstemperaturen hos CM1106 läsas i realtid. För tillämpningar där den kalla junctionen är placerad nära ADC:n gör valet av CM1106 det möjligt att undvika behovet av en extra mätkanal för kalljunctionsmätning, vilket möjliggör fler temperaturmätkanaler.