PT100 и современные способы оцифровки

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

Уважаемые форумчане, добрый день.  Рассматриваю возможность разработки и изготовления высокоточного термометра  на основе  PT100. Назначение - общелабораторное. Диапазон измерямых тмператур -50 град - + 200 гад. Точность измерения  0.05 град. (Как добиться высокой точности - см. сайт    temteratures.ru  Это отдельная тема. Там нужна индивидуальнак алибровка). Планирую попробовать собрать схему на основе готовых решений для оцифровки температурных датчиков.

Эту схему нашел здесь:

http://www.symmetron.ru/articles/resistance-thermometers.pdf

http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2190/doc/54074/

Подключение pt100  по четырехпроводной схеме, длинна прводов до 500 мм, питание от батареек (чтобы избежать излишних помех по питанию).   РТ100 класса А (асли повезет АА).  ЧИП  -   MAX11201B  - 24  битный специализированный АЦП.  Задача на первом этапе - добиться съема стабильных показаний, а также понять, как влияет нагрев АЦП на точность оцифровки и как с этим бороться. 

Опыта работы с такими точными АЦП пока нет, поэтому буду рад любому дельному совету о подводных камнях, на которые я могу наткнуться, услышать критику схемы, может быть есть какие то особенности в проектировании печатной платы? Может быть кто знает. где можно найти прецизионные ризисторы с высоким ppm? Я пока точнее 0.1 ppm не находил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mykaida
mykaida аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.07.2018

Aleksandr1968 пишет:

Задача на первом этапе - добиться съема стабильных показаний, а также понять, как влияет нагрев АЦП на точность оцифровки и как с этим бороться.

Предлагаю большой радиатор с хорошей термопастой - Вы исключите температурные проблемы. Можно добавить вентилятор, как контрольный выстрел.

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

С радиатором мысль хорошая, чип размером меньше ногтя на мизинце

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

Выше приведена схема прецизионного термометра.

mykaida
mykaida аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.07.2018

Помехи будут возникать от термодатчика к плате - мое мнение использовать витую пару в экране и 2 конденсатора 0,01мкф на экран от датчика. Кроме того добавить электролитические конденсаторы минимум 50мкф до и после max8510. 

Волшебник
Offline
Зарегистрирован: 22.12.2016

Схема неправильная, REFP REFN это входа опорного напряжения, на них сигнал с датчика никак попасть не должен - иначе квадратичная зависимость. Вы схему на портале "информационная диверсия" нашли? Я таким же способом 6-й американский флот потопил.

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

asam
asam аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.12.2018

Для PT100 есть готовое решение от Максима MAX31865

Там встроенный источник тока и 15битный АЦП. Поддерживает 2х,3х и 4х проводное подключение.

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

Это схема подключения из Datasheet. Описание работы схемы приведено по ссылкам в начале темы. По замыслу автора PT100 и опроный резистор R5 питаются одним током, что позволяет отказаться от использования высокостабильного источник питания. Достаточно обойтись только малошумящим. 

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

MAX31865 это 16 битный АЦП. Это на крацний случай.   Нужно точнее.  24 бита.

asam
asam аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.12.2018

Какой смысл брать 24 битный АЦП если PT.100 даже класса АА дают погрешность  ±0,1 °C (0 °C), ±0,27 °C (100 °C

А народ обычно пользуется классом В спогрешностью в 3 раза большей.

Волшебник
Offline
Зарегистрирован: 22.12.2016

А почему этот АЦП?  24-х битных их хоть пруд пруди, есть как эвалюэйшн модуль, ну типа тест плата для оценки от производителя. Тогда с проэктированием свой печ. платы не надо париться, слизал с готовой и дело в шляпе. 

На алиэкспресе давно ads1232 продаются, по мне так просто великолепный модуль по низкой цене.

-50 - +200 с точностью 0.05 это 5000 пиксел, или 13-бит всего.  0.5 ppm резисторы там ни к чему, самые крутые АЦП имеют нелинейность под 10 ppm. А это примерно в 20 раз точнее чем требуемые 0.05 градуса.

 

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

Высокая точность достигается индивидуальной калибровкой и подбором коэффициентов А,В и С. Это сложный процесс. См. сайт  temhtratures.ru  При применении соответствующих калибровочных термостатов можнго добиться точности 0.03 град.

Это уже для мня второй этап. Сейчас мне нужна надежная стабильная высокоточная оцифровки термодатчика. Без этого ловить точные измерения не имеет смысла.  

asam
asam аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.12.2018

Aleksandr1968 пишет:

Высокая точность достигается индивидуальной калибровкой и подбором коэффициентов А,В и С. Это сложный процесс. См. сайт  temhtratures.ru  При применении соответствующих калибровочных термостатов можнго добиться точности 0.03 град.

 

Этр реклама сайта? Если хоти обсуждения то дайте ссылку на конкретную статью. 

А калибровать проще не по калибровочному термостату, который стоит как мерседес, а по откалброванному датчику. мы, в свое время брали металлический цилиндрв серидину которого помещались эталонный и калибруемый датчик, а цилиндр пгмещался в массивную керамическую вставку в дюар. во вставке был электрический нагреватель. Все это нагревалось. Потом нагреватель отключался и вся эта байда остывала несколько суток во время которых шла калибровка. для температур ниже комнатных первый дюар вставлялся во второй с жидким азом.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

asam - вы тут недавно. А ТС уже приходил сюда с этими идеями и рассказывал, что точность 0.05гр ему нужно для приготовления эксклюзивных блюд. Есть такая ересь поварская. что якобы если температура будет не 71.53, а 71.58 - блюдо будет безнадежно испорчено. Причем измерять предполагается в обьеме 2-3 литра, а то и 20 литров

Все доводы, что в реальных условиях без длительного термостатирования подобная точность и недостижима, и не имеет смысла - ТС не убедили.

 

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017
Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

b707 пишет:

asam - вы тут недавно. А ТС уже приходил сюда с этими идеями и рассказывал, что точность 0.05гр ему нужно для приготовления эксклюзивных блюд. Есть такая ересь поварская. что якобы если температура будет не 71.53, а 71.58 - блюдо будет безнадежно испорчено. Причем измерять предполагается в обьеме 2-3 литра.

Все доводы, что в реальных условиях без длительного термостатирования подобная точность и недостижима, и не имеет смысла - ТС не убедили.

 

Да точно, я был здесь с вопросом точного измерения температуры для кулинарии. Проект реализован и имеет успех.  Девайс можно увидеть на сайте   inno-cook.com (на правах рекоамы)

Сейчас в работе компакт версия аппарата. Софт написан, железо в производстве. Платы - пока в проектировании.

Вопрос с оцифровкой PT100 для других (некулинарных) целей.

 

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Aleksandr1968 пишет:

Да точно, я был здесь с вопросом точного измерения температуры для кулинарии. Проект реализован и имеет успех.  Девайс можно увидеть на сайте   inno-cook.com (на правах рекоамы)

сколько ж лохов вокруг...

Не ствдно обманом заниматься?

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

asam пишет:

Aleksandr1968 пишет:

Высокая точность достигается индивидуальной калибровкой и подбором коэффициентов А,В и С. Это сложный процесс. См. сайт  temhtratures.ru  При применении соответствующих калибровочных термостатов можнго добиться точности 0.03 град.

 

Этр реклама сайта? Если хоти обсуждения то дайте ссылку на конкретную статью. 

А калибровать проще не по калибровочному термостату, который стоит как мерседес, а по откалброванному датчику. мы, в свое время брали металлический цилиндрв серидину которого помещались эталонный и калибруемый датчик, а цилиндр пгмещался в массивную керамическую вставку в дюар. во вставке был электрический нагреватель. Все это нагревалось. Потом нагреватель отключался и вся эта байда остывала несколько суток во время которых шла калибровка. для температур ниже комнатных первый дюар вставлялся во второй с жидким азом.

Вот ссылка на формулы для калибровки по 3м точкам: http://temperatures.ru/pages/rasprostranenie_neopredelennostei_dlya_inte...

А это - для рассчетов значений тепмературы по измерененому сопротивлению:http://temperatures.ru/pages/raschet_temperatury

Этот сайт как учебник по метрологии и калибровке. Его хорошо весь проштудировать для пониимания вопроса.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Aleksandr1968 пишет:

Вот ссылка на формулы для калибровки по 3м точкам: http://temperatures.ru/pages/rasprostranenie_neopredelennostei_dlya_inte...

А это - для рассчетов значений тепмературы по измерененому сопротивлению:http://temperatures.ru/pages/raschet_temperatury

Этот сайт как учебник по метрологии и калибровке. Его хорошо весь проштудировать для пониимания вопроса.

Круто. Хороший пример того, как можно простенькие формулы из обычного вузовского курса превратить в красивый товар. Ваш сайт?

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

b707 пишет:

Aleksandr1968 пишет:

Вот ссылка на формулы для калибровки по 3м точкам: http://temperatures.ru/pages/rasprostranenie_neopredelennostei_dlya_inte...

А это - для рассчетов значений тепмературы по измерененому сопротивлению:http://temperatures.ru/pages/raschet_temperatury

Этот сайт как учебник по метрологии и калибровке. Его хорошо весь проштудировать для пониимания вопроса.

Круто. Хороший пример того, как можно простенькие формулы из обычного вузовского курса превратить в красивый товар. Ваш сайт?

Нет, сайт не мой. Я сейчас в понимании вопроса на уровне студента. Изучаю с нуля. 

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

Волшебник пишет:

А почему этот АЦП?  24-х битных их хоть пруд пруди, есть как эвалюэйшн модуль, ну типа тест плата для оценки от производителя. Тогда с проэктированием свой печ. платы не надо париться, слизал с готовой и дело в шляпе. 

На алиэкспресе давно ads1232 продаются, по мне так просто великолепный модуль по низкой цене.

-50 - +200 с точностью 0.05 это 5000 пиксел, или 13-бит всего.  0.5 ppm резисторы там ни к чему, самые крутые АЦП имеют нелинейность под 10 ppm. А это примерно в 20 раз точнее чем требуемые 0.05 градуса.

 


PT100 нельзя прикрутьть напрямую к АЦП ( как в случае с обычными терморезисторами) , нужен входной мудуль на операционных усилителях. В обсуждаемой схеме это все уже встрпоено в чип. Нужно минимальное колтчество компонентов. Других альтернативных вариантов пока не нашел.

 

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

b707 пишет:

Aleksandr1968 пишет:

Да точно, я был здесь с вопросом точного измерения температуры для кулинарии. Проект реализован и имеет успех.  Девайс можно увидеть на сайте   inno-cook.com (на правах рекоамы)

сколько ж лохов вокруг...

Не ствдно обманом заниматься?

Уавжвемый b 707 эти ссылки специально для вас:

https://altekpro.ru/catalog/termostaty-tsirkulyatory/julabo/       НЕМЕЦКИЙ ПРОРИЗВОДИТЕЛЬ

https://apach.it/catalogue/4754/                         ИТАЛЬЯНСКИЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Есьть еще Швуйчарцы и Америкосы.  Они тоже еще не знают, что они дураки.

Лутше делом подскажите про оцифровку PT100.

 

 

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Aleksandr1968 пишет:

Уавжвемый b 707 эти ссылки специально для вас:

https://altekpro.ru/catalog/termostaty-tsirkulyatory/julabo/       НЕМЕЦКИЙ ПРОРИЗВОДИТЕЛЬ

https://apach.it/catalogue/4754/                         ИТАЛЬЯНСКИЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Есьть еще Швуйчарцы и Америкосы.  Они тоже еще не знают, что они дураки.

разве я сказал, что производители этого - дураки? Наоборот, они совсем не дураки. Они просто зарабатывают на невежестве покупателей.

asam
asam аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.12.2018

Aleksandr1968 пишет:

Вот ссылка на формулы для калибровки по 3м точкам: http://temperatures.ru/pages/rasprostranenie_neopredelennostei_dlya_inte...

А это - для рассчетов значений тепмературы по измерененому сопротивлению:http://temperatures.ru/pages/raschet_temperatury

Этот сайт как учебник по метрологии и калибровке. Его хорошо весь проштудировать для пониимания вопроса.

 

В свое время я прослушал довольно много лекций и прошел много лабораторных по методики измерений. А моя ВУС вообще "метролог". 

Что касается приготовления пищи даже для sous vide точность в 0.03С избыточна, а для всех остальных способов вообще бессмысленна, так как градинты там в единицы и десятки градусов.

asam
asam аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.12.2018

b707 пишет:

Вот ссылочку нашел http://arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/tochnoe-izmerenie-temperatury

Хм, действительно су-вид. Пол-градуса - за глаза, все остальное "бескислородная медь".

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

УВАЖАЕМЫЕ ГОСПОДА, ДАВАЙТЕ ЗАКРОЕМ ЗДЕСЬ СУ ВИДНУЮ ТЕМУ. 

Добавлю только, что я остановился там на использовании 18b20. Таке использую корректировочную таблицус шагом 20 град, составленную по значениям  20 датчиков. Чем ближе к 0 град - тем отклоение от показаний термометра больше.  По мере приближения к 90 град среднее отклонение уменьшается. Также есть возможность всю таблицу подкорректировать дополнительным общим коэффициентом. Он вводится с дисплея при окнчательной калибровке готового аппарата. 

Точность измерения и индикация 0,1 град.

ВСЕ, будут вопросы по су виду  - пишит в старую тему.

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

asam пишет:

Aleksandr1968 пишет:

Высокая точность достигается индивидуальной калибровкой и подбором коэффициентов А,В и С. Это сложный процесс. См. сайт  temhtratures.ru  При применении соответствующих калибровочных термостатов можнго добиться точности 0.03 град.

 

Этр реклама сайта? Если хоти обсуждения то дайте ссылку на конкретную статью. 

А калибровать проще не по калибровочному термостату, который стоит как мерседес, а по откалброванному датчику. мы, в свое время брали металлический цилиндрв серидину которого помещались эталонный и калибруемый датчик, а цилиндр пгмещался в массивную керамическую вставку в дюар. во вставке был электрический нагреватель. Все это нагревалось. Потом нагреватель отключался и вся эта байда остывала несколько суток во время которых шла калибровка. для температур ниже комнатных первый дюар вставлялся во второй с жидким азом.

Хороший способ калибровки. Возьму на вооружение. Он схож с сухоблочными термостатами. Только, мне кажется, точность буде выше, так как будет минимальный вертикальный градиент температурыь (главная проблема сухоблочных термостатов). Какого диаметра была внатренняя тркубка? Зонды термодастиков там находились в воздухе или трубку чем то заполняли?  

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

И всетаки  по моей схеме:

Для чего резистор R7 на 100 ом в цепи питания?

Какие требования по точности к резисторам R2, R3 и R4 на 1 кОм на выводах термодатчика PT100?

Волшебник васказал ранее версию, что схема вообще неработоспособна.

Есть какие нибудь соображения? Не хочется впустую биться головой о стену.

 

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Aleksandr1968 пишет:

Есть какие нибудь соображения? Не хочется впустую биться головой о стену.

так или найти готовую или заказать

 

Aleksandr1968
Offline
Зарегистрирован: 06.02.2018

Штудирую даташит на рассматривемый чип. Не могу понять, что значит аббривиатура sps.

Это в разделе Ordering Information.  OUTPUT RATE (sps). Может быть это максимальная скорость считывания (бит в секунду)?

оцифрованного кода?

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

да, speid per second

asam
asam аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.12.2018

Что то я на картинке SPS не углядел. И зачем было приводить?

А, обычно, для АЦП SPS это samples per second.  Тоесть количество измерений в секунду.