O přesném měření teploty se dočtete v příspěvku Přesná měření teploty a o měření termočlánkem je příspěvek Jak správně zvolit termočlánek.
Přesný termočlánkový teploměr je možné sestavit s obvodem AD595 od Analog Devices. AD595 je přístrojový zesilovač s integrovanou kompenzací studeného konce termočlánku. Obvod obsahuje referenci 0°C a kalibrovaný zesilovač, který poskytuje signál 10mV/°C přímo ze signálu z termočlánku. Obvod navíc obsahuje detekci nepřipojeného konce termočlánku. Obvod AD595 lze napájet z napětí +5V, ačkoliv, chceme-li měřit také teploty pod 0°C, musíme přidat napětí -5V. Obvod AD595 je z výroby kalibrován buďto pro termočlánek typu "K" nebo pro typ "J". Výstupní napětí termočlánku je nelineární, obvod AD595 provádí linearizaci. Výtupní napětí z obvodu AD595 lze popsat vztahem:
Uvýst = (napětí termočlánku "K" + 11µV) x 247.3
Následující obrázek ukazuje blokové schema obvodu AD595:
Obr. 1 - blokové schema AD595
Svorky "+IN" a "-IN" jsou vstupy pro termočlánek. Je potřeba věnovat jim mimořádnou pozornost a to jak při návrhu plošného spoje, tak při volbě konektoru. Důvodem je vznik termoelektrických napětí na styku různých materiálů a šum. Pro připojení termočlánku doporučuji použít vstupní konektory vyráběné firmou Omega ( můžete získat u nás ). Konektory jsou zhotoveny z materiálu, který minimalizuje termoelektrická napětí. Svorky pro připojení termočlánku musí být na stejné teplotě jako obvod AD595.
Svorky "+ALM" a "-ALM" jsou výstupy "alarm", které mají logické úrovně a můžou řídit TTL obvod nebo tranzistor. Signál na těchto svorkách indikuje nepřipojený konec termočlánku.
Svorky "+V", "-V" a "COM" jsou pro napájení obvodu. Kladné napětí musí být v rozmezí +5 až +30V, záporné napětí v rozmezí 0 až -25V, avšak mezi kladným a záporným napětím musí být rozsah od 5V do 30V. To znamená, připojením záporného napětí se snižuje povolené kladné napětí.
Svorky "+C" a "-C" slouží pro teplotní kompenzaci obvodu. Tyto svorky se nesmí uzemnit ani připojit na nízkou impendanci. Odvod má vlastní kmitočtovou kompenzaci.
Vstup "+T" a "-T" slouží k nastavení nuly. Obvod AD595 je přednastaven na studený konec termočlánku pro 0°C. Změnou proudu do jednoho ze vstupů dojde k posunutí reference z 0°C.
Svorka "VO" je výstupní napětí udávající měřenou teplotu termočlánkem s rozlišením 10mV/°C. Na tento výstup můžeme připojit voltmetr nebo AD převodník. Následující obrázek ukazuje schema zapojení teploměru s obvodem AD595 pro měření termočlánkem typu "K".
Obr. 2 - zapojení termočlánkového teploměru s obvodem AD595
Odpory R1, R2, R3, R8 až R10 a referenční zdroje U4, U5 v dolní části schematu slouží k posunutí reference z 0°C v obvodu AD595, respektive k rekalibraci obvodu AD595. Tuto část zapojení lze vynechat. Zásadní je vstupní část zapojení. Kondenzátory C1, C2, C3 a tlumivky L1 a L2 tvoří vstupní filtr mezi termočlánkovým konektorem J1 a vstupy "+IN" a "-IN" obvodu AD595. Odpory R5 až R7 a tranzistor T1 s LED diodou je indikace nepřipojeného konce termočlánku. Napájecí napětí teploměru je +15V a -5V. Napětí +15V lze získat převodníkem z +5V a napětí -5V lze získat invertorem z +5V. Proudový odběr obvodu AD595 se pohybuje nejvýše okolo 1mA.
Na výstupu "TC CONV OUT" máme napětí odpovídající měřené teplotě. Na tento výstup můžeme připojit AD převodník s výstupem na displej.
|
