Підключаємо термопару до мікроконтролеру - як підключити - avr - проекти на мікроконтролерах avr

Підключаємо термопару до мікроконтролеру

Термопари широко застосовуються там де необхідно точно поміряти високі температури, т емператури аж до 2500 ° C. Тобто там, де цифрові датчики б відразу здохли від перегріву, застосовуються термопари. Різновидів термопар існує досить багато, але найбільше поширення отримали хромель-алюмелеві (тип К) термопари, через свою дешевизну і практично лінійному зміні термо. Цей вид термопар ставляться в водонагрівачі та інші побутові прилади з контролем температури, їх повсюдно використовують для контролю температури при плавці металу, за допомогою цих термопар контролюється нагрів жала в паяльної станції. Тому буде дуже корисно познайомитися з ними ближче.

Термопара це два провідники з різних металів і мають спільну точку контакту (спай). У точці цього контакту виникає різниця потенціалів. Ця різниця потенціалів зветься термоерс і безпосередньо залежить від температури, в якій знаходиться спай. Метали підбираються таким чином, щоб залежність термоЕРС від температури нагріву була найбільш лінійна. Це спрощує розрахунок температури і скорочує похибка вимірювань.

Таким чином значення термоЕРС досить помножити на потрібний коефіцієнт і отримати температуру, що не заморочуючись з табличними значеннями і аппроксимацией - один коефіцієнт на весь діапазон вимірювань. Дуже просто і зрозуміло.
Але постає питання про підключення термопари до мікроконтролеру. Зрозуміло що якщо на виході термопари напруга, тоді задіємо АЦП, але різниця потенціалів на виході термопари занадто мала, щоб вловити хоча б щось. Тому перш його потрібно збільшити, наприклад, застосувавши операційний підсилювач.

Беремо стандартну схему неинвертирующего включення операційного підсилювача:

Ставлення вхідного і вихідного напруг описується простою формулою:

V out / V in = 1 + (R2 / R1)

Від значень резисторів зворотного зв'язку R1 і R2 залежить коефіцієнт посилення сигналу. Величину посилення сигналу потрібно підбирати з урахуванням того, що буде використовуватися в якості опорного напруги.

Припустимо опорним буде напруга живлення мікроконтролера 5V. Тепер необхідно визначиться з діапазоном температур, які збираємося вимірювати. Я взяв межею вимірювання 1000 ° C. При цьому значенні температури на виході термопари буде потенціал приблизно 41,3мВ. Це значення має відповідати напрузі в 5 вольт на вході АЦП. Тому операціоннік повинен мати коефіцієнт підсилення не менше 120. В результаті народилася така схема:

Добрий день. колеги!
З приводу того, навіщо потрібен R2?
Ланцюг R2C1 - просто низькочастотний фільтр. Як відомо у ОУ є свої шуми, нарешті, на його вхід теж може потрапити наводка. Ось щоб позбутися або, принаймні, послабити ці ефекти і застосовують такі ланцюга. Але, по - моєму, правильніше було б застосувати резистор з номіналом, припустимо, в 100 КОм, а ємність конденсатора збільшити до 0,1 мкф. Правда, не можна занадто сильно зменшувати опір - може виникнути самозбудження ОУ.
Є ще зауваження - змінюючи коефіцієнт посилення, ми просто змінюємо результуючий нахил залежності напруги на виході ОУ від температури, не враховуючи, що в ОУ є ще одна дуже неприємний ефект - усунення нуля. Це означає, що навіть при відсутності сигналу на виході (можна вважати, що на вході) завжди є постійний зсув. Якщо взяти інший ОУ, що має висновки балансування нуля (наприклад, як вітчизняний 140УД6), від цього можна позбутися - між висновками балансування підключається багатооборотний резистор, а його движок підключається до живлення, але це тільки для двополярного харчування. Цим ефектом страждають всі ОУ. Все б нічого, але, будучи збалансованим при одній температурі, ОУ розбалансує, якщо його температура зміниться - це, так званий, температурний дрейф нуля. Якщо хто - то працював з електронно - променевими осцилографами, той знає, що через кілька хвилин після його включення промінь обов'язково зміщується вгору або вниз. Цей ефект і є дрейфу нуля.
З цієї причини і застосовують, особливо при вимірюванні дуже малих напруг (як у випадку з термопарою) прецизійні ОУ, у яких цей ефект набагато менше, але коштують вони набагато дорожче звичайних ОУ

Операціоннік все одно дає дуже маленький вихідний струм, на пам'ять десятки мікроампер. А вихід операціонніка відрізняється дуже маленьким опором. І тому при зменшенні R2 різниці не буде, имхо.
а взагалі я цей резюка поставив у відповідності зі схемою на радіокоте про цифрову паялку, там схожа схема підсилювача і стоїть саме 1МОм, вирішив йти за перевіреною схемою)

У МЕНЕ ПИТАННЯ, ДЛЯ ЧОГО ПОТРІБЕН РЕЗИСТОР R2 1Мом. ЯКЩО В даташіта НА АВР ЗАЗНАЧЕНО ЩО:
The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately 10 kΩ or less.
Я ТАК РОЗУМІЮ ВИХІДНА ОПІР ПОВИННО БУТИ МЕНШЕ 10КОм, А У ВАС АЖ 1МОм?