Jak obsłużyć termoparę?

[Agrest]

Witam, ja to widzę tak:

1. Mogę zatrudnić do obsługi termopary specjalizowany układ, np. MAX6675.
Zaletą jest prosta obsługa programowa (odczytuję po SPI gotową temperaturę) i wbudowana w układ obsługa "zimnego końca".
Wadą jest ograniczenie do jednego typu termopary (w tym wypadku K), zwiększenie gabarytów, podniesienie prądu o ok. 1 mA (chociaż uruchomiony ADC też powiększa pobór prądu mikrokontrolera), wzrost kosztu hardware o cenę MAX-a.

2. Mogę zatrudnić STM32 do zrobienia programowo tego samego, co robi MAX. Czyli 12-bitowy ADC mierzy napięcia termopary i "zimnego końca" i uwzględnia charakterystykę termopary.
Zaletą jest możliwość programowego przestawienia typu termopary, jeżeli w piecu termopara zostanie fizycznie wymieniona, a więc uniwersalność. Zaletą jest też niższy koszt hardware.
Wady to nieco większy wkład pracy w oprogramowanie kontrolera... i co jeszcze?

Termopara będzie dawała napięcia w zakresie od 0 do 45 mV. Czy muszę zastosować wzmacniacz? Bo jeżeli mam dołożyć operacyjny, to raczej od razu dam tego MAX-a i mam cały problem z głowy. Nie chcę oczywiście pracować na małym wycinku zakresu pomiarowego, ale gdybym obniżył napięcie referencyjne do 70 mV, to mój zakres pracy ładnie wypełni 3/4 zakresu pomiarowego. Myślę, że od strony metrologicznej będzie O.K. ale czy ADC będzie działał poprawnie z tak niskimi napięciami?

Druga sprawa to nieliniowość termopary. Jak się uwzględnia nieliniowość, przez porównanie z danymi w tablicy? Mam tabelę z napięciami popularnych termopar, ale z rozdzielczością 100 stopni, to za mało. Ale powiedzmy, że bardziej dokładne dane termopar są stosunkowo łatwe do zdobycia. A może jest jakieś rozwiązanie algebraiczne dla najpopularniejszych termopar? Nie wygooglałem nic, ale to nie znaczy, że takie algorytmy nie istnieją.

Jakie są jeszcze problemy i zasadzki z obsługą termopary?

PozdrA

[Jacek Bogusz]

Zawsze, gdy używałem termopary dawałem wzmacniacz operacyjny, nawet dwa. Powody są co najmniej dwa - dopasowanie impedancji oraz zmiana zakresu napięć mierzonych przez przetwornik. Na wejściu zwykle dodawałem też filtr RC, aby odciąć sygnały powyżej kilkuset Hz. Hm... Napięcie referencyjne dla przetwornika 70 mV? Nawet jeśli zadziała, to co z zaburzeniami z zewnątrz, które na pewno "wejdą" po kablu? Choćby częstotliwości radiowe. Co tak naprawdę w takiej sytuacji zmierzy przetwornik? Nie piszesz, którego STM'a chcesz użyć, bo zapewne PDF zawiera informację o minimalnym napięciu referencyjnym, albo o tym (jak to w wielu STM'ach), że jest ono na stałe przypięte do wewnętrznego źródła
Aby nie przedłużać, nie wiem czy inni się ze mną zgodzą, nie dołączaj termopary wprost do procesora. Odżałuj te kilka złotych na wzmacniacz i jakieś filtry. Przecież gotowych aplikacji jest od metra, choćby na stronach Analog Devices. Nawet jeśli przy połączeniu "na wprost" zadziała, to jest moim zdaniem bardzo zła praktyka w projektowaniu układów, ponieważ w procesor (mimo iż względnie tani, to jednak jest jednym z ważniejszych elementów twojego urządzenia) nie jest w żaden sposób chroniony.

[pajaczek]

Nie wiele można dodać do wypowiedzi Jacka Bogusza, więc ja tylko w kwestii pomiarów. Stabularyzowane masz jedynie zakresy charakterystyczne (im więcej, tym dokładniej), zaś samą temperaturę to musisz sobie wyliczyć np. za pomocą interpolacji Nie jest to rozwiązanie dla "najpopularniejszych" termopar, tylko ogólnie dla tego typu (tzn. tabularyzowanych) pomiarów. Oczywiście można zrobić tablicę wprost zawierającą "wszystkie" wartości (tak się robi np. na bardzo słabych prockach, lub dla innych celów - jakieś skomplikowane algorytmy, jak choćby CRC, tablice trygonometryczne), jest to odciążenie dla uC, ale mocne zużycie pamięci (programu/danych).