СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-1

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА П РОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ ТЕРМОПАР По многим причинам нелегко пре образовать напряжение, генерируемое термопарой, в точные показания тем пературы: сигнал напряжения является небольшим, взаимосвязь температу ра–напряжение является нелинейной, эталонный спай требует компенсации, а термопары могут создавать пробле мы заземления. Давайте рассмотрим эти проблемы по очереди. Сигнал напряжения мал . Большинст во общеупотребительных термопар от носятся к типам J, K и T. При комнатной температуреихнапряжениеизменяется на52мкВ/ ° C, 41мкВ/ ° Cи41мкВ/ ° Cсоот ветственно. Другие, менее известные типы имеют даже меньший темпера турный коэффициент напряжения. Этот небольшой сигнал требует каска да с большим усилением перед анало го цифровым преобразованием. Таб лица 1 сравнивает чувствительности различных типов термопар. Поскольку сигналнапряженияявляет сянебольшим, схемаобработкисигнала обычно нуждается в усилении 100 В/В или около этого – фактически прос тое согласование сигнала. Более труд нымможет быть распознавание истин ного сигнала из помех, собираемых выводами термопары. Выводы термо пары являются длинными и часто прокладываются в электрически за шумленном окружении. Помехи, счи танные выводами, могут легко погло тить ничтожный сигнал термопары. Чтобы выделить сигнал из помех, обычно сочетают два подхода. Пер вым является использование усилите ля с дифференциальным входом, та кого как измерительный усилитель, чтобы усилить сигнал. Поскольку большие помехи появляются на обо их проводах (синфазно), дифферен циальное измерение их устраняет. Вторым является низкочастотная фильтрация, которая удаляет вне полосные помехи. Низкочастотный фильтр должен удалять и радиочастот ные помехи (свыше 1 МГц), которые могут вызвать выпрямление в усилите ле, ифон 50/60 Гц (источник питания). Важно расположить радиочастотный фильтр перед усилителем (или ис пользовать усилитель с отфильтрован ными входами). Расположение фильт ра 50/60 Гц часто некритично – он мо жет сочетаться с радиочастотным фильтром, располагаться между уси лителем и АЦП, быть частью сигма дельта АЦП либо может быть заложен в программное обеспечение в качест ве фильтра усреднения. Компенсация эталонного спая . Тем пература эталонного спая термопары должна быть известной, чтобы полу чить точные показания абсолютной температуры. Когда термопары ис пользовались впервые, это делали путём содержания эталонного спая в ванне со льдом. Рисунок 2 изображает цепь термопары с одним концом при неизвестной температуре и другим концом в ванне со льдом (0 ° C). Этот метод был использован для исчерпы вающего исследования параметров различных типов термопар, следова тельно, почти все таблицы термопар 33 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2011 Термопара Металл А Измерительный спай Эталонный спай Проводка к схеме обработки сигнала Металл В Рис. 1. Термопара Реклама © СТА-ПРЕСС