До сих пор, не смотря на глубокое внедрение датчиков на интегральных схемах, широкое применение находят классические термопары (рисунок 1).
Термопара представляет собой термоэлектрический преобразователь, состоящий из соединённых на одном конце пары проводников из различных материалов. Такое соединение называется горячим или рабочим спаем термопары. На свободных концах проводников в соответствии с термоэлектрическим эффектом или эффектом Зеебека формируется разность потенциалов или термо-ЭДС.
Термопары, несмотря на известную проблему холодного спая, являются самыми надежными датчиками температуры. Известные цифровые микросхемы со встроенным датчиком температуры типа DS1620, DS1624 и т.п. хотя и удобны в применении, но имеют по сравнению с термопарой, достаточно большую площадь поверхности и чувствительны к импульсным помехам.
Упрощенно схема включения термопары приведена на рисунке 2.
Термо-ЭДС формируемая термопарой достаточно мала поэтому требуется усилитель этого напряжения (А1) часто именуемый усилитель термопары, а также, при необходимости, буферный усилитель А2. Далее, усиленное напряжение термопары должно быть оцифровано с помощью аналого-цифрового преобразователя А3 и преобразовано в температуру c помощью блока А5. Эти операции могут быть выполнены по средством одного микроконтроллера со встроенным АЦП.
Для реализации такой схемы можно применить хорошо известные цифровые микросхемы типа MAX6675, предназначенные для работы с термопарами типа К и цифровым выходом хотя достаточно удобны для применения и имеют компенсацию холодного спая, но чувствительны к импульсным помехам. Как показывает анализ, наиболее чувствительным к импульсным помехам является в строенный в цифровую микросхему MAX6675 и подобные ей, усилитель термопары.
Поэтому реализовать схему, приведенную на рисунке 2 наиболее эффективно с точки зрения устойчивости к помехам, только с применением специализированных усилителей термопары.
Ниже, на рисунке 3 приведена схема реализации усилителя термопары на специализированной микросхеме типа AD595Q. На наш взгляд эта микросхема один из лучших усилителей предназначенный для работы с термопарой типа К.
Сигнал с термопары, через соединитель XP1 типа DG300-5.0-02P-12-00AH. подается на DA1 – специализированный усилитель сигнала термопары AD595Q. Усиленное напряжение с вывода 9 DA1 подается на буферный каскад DA2 собранный на операционном усилителе типа OPA340. Далее напряжение проходит простой RC – фильтр образованный элементами R1,C1 и через соединитель XP2 типа WF-3MR подается на внешний АЦП. В качестве последнего может быть применен встроенный АЦП микроконтроллера или АЦП платы Ардуино.
Типономиналы элементов:
C1 - К10-69в–Н90-25В–0,1 мкФ±20%.
C2 - K53-67-16В-4,7мкФ-10%.
С3 - К10-69в–Н90-25В-1000 пФ.
С4 - К10-69в–Н90-25В–0,1 мкФ±20%.
R1 – 1 кОм, в корпусе 0805.
В качестве конденсаторов C1, С3 и C4 могут быть применены любые керамические конденсаторы в корпусе типоразмера 0805 и с указанными выше номиналами. В качестве конденсатора C2 может быть применен любой танталовый конденсатор номиналом 4,7мкФ в корпусе типоразмера “B”.
Устройство собрано на печатной плате с размерами 25 на 40 мм. Общий вид платы приведен на рисунке 4.
Печатная плата двухсторонняя, на нижнем слое и неразведенных участках верхнего оставлена фольга, которая соединена с общим проводом (рисунок 5).
Данный модуль применяется совместно с термопарой типа К для контроля температуры оконечного каскада, собранного на транзисторах VRF150.
Файлы печатной платы доступны для не коммерческого использования и их можно скачать с Яндекс.Диска по ссылке:
https://yadi.sk/d/_SE6BWB_AaqS9g
#термопара #AD595 #термопреобразователь