Domanda:
Sono necessari terminali speciali per collegare i fili della termocoppia a un PCB?
Izzo
2016-12-02 21:55:14 UTC
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Attualmente sto cercando di integrare una termocoppia di tipo K in un progetto di elettronica.Ho intenzione di interfacciare questa termocoppia con il convertitore IC da termocoppia a digitale con compensazione della giunzione fredda MAX31855.

Non sono un esperto di termocoppie e dell'effetto Seebeck, quindi sono un po 'curioso di sapere come dovrei effettivamente far atterrare la termocoppia sul PCB.Supponiamo che stia usando fili di termocoppia sciolti.

Domande:

  • Posso utilizzare qualsiasi tipo di terminale (ad esempio un semplice terminale a vite con foro passante) per far atterrare i fili sul PCB?O queste nuove giunzioni introdurranno errori?

  • Il metodo di terminazione dipende dal tipo di termocoppia?Per esempio.usa questo terminale per il tipo K, usa questo altro terminale per il tipo J, ecc.

Dovresti leggere un po 'su come funzionano, in breve, si basano sull'essere materiali diversi.Se cambi materiali lungo il percorso, le cose cambiano.Se sono troppo per i tuoi piani o meno dipende da quello che vuoi.Fai i calcoli e poi decidi se va bene.Probabilmente lo è.
Sei risposte:
Spehro Pefhany
2016-12-02 22:30:41 UTC
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Usare una morsettiera realizzata con materiali ordinari è abbastanza sufficiente per un sistema di precisione relativamente modesto come stai mirando.

La compensazione della giunzione fredda dipende dal fatto che il sensore della giunzione fredda (in questo caso, il chip stesso) si trovi alla stessa temperatura delle due giunzioni in cui il filo della termocoppia passa al rame. In altre parole, tutti e tre dovrebbero essere isotermici, quindi si desidera ridurre al minimo i gradienti causati dalla dissipazione sul PCB e dai gradienti causati dal calore che scorre lungo i fili. Puoi aiutarlo molto insieme ai piani di terra o almeno a versamenti e mantenendo tutto ciò che dissipa molto calore ben lontano dal blocco T / C. Tenere anche le correnti d'aria lontane dalla morsettiera. Ovviamente posizionerai il chip il più vicino possibile alla morsettiera, sia fisicamente che termicamente.

Non c'è grande differenza tra la maggior parte dei sensori per quanto riguarda questo dato che la maggior parte delle termocoppie sono abbastanza lineari (un paio di percento) quindi l'errore di 1 ° C alla giunzione fredda è di circa 1 ° C nella lettura della temperatura.

Se la connessione è sospesa al vento o si trova a una temperatura elevata (ad esempio), è meglio utilizzare connettori fatti di materiali per termocoppie, e questo è in genere fatto per connettori per montaggio a pannello e connettori in linea. Di solito sono codificati a colori. In Nord America utilizziamo i codici colore ISA e il tipo K (Chromel-Alumel) è giallo, il tipo J (Iron-Constantan) è nero. Ad esempio, potresti avere un connettore K a paratia e collegarlo all'interno di una custodia al PCB. È NECESSARIO utilizzare il cavo di prolunga della termocoppia corretto sia all'interno che all'esterno in questo esempio e DEVE essere collegato nel modo corretto (se si scambia la polarità l'errore è in realtà doubled). Tieni presente che rosso = negativo nei codici colore T / C del Nord America.

Andrew
2016-12-02 22:18:23 UTC
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Qualsiasi cambiamento nel materiale introdurrà un errore sul segnale. Tuttavia, se le modifiche sono le stesse (in termini di materiale e temperatura) su entrambi i terminali, tali errori verranno annullati. Quindi puoi usare praticamente qualsiasi metodo che ti piace purché le cose siano simmetriche.

Due cose a cui prestare attenzione: in primo luogo la temperatura misurata è la differenza tra la giunzione della termocoppia e la temperatura in cui i due fili diventano lo stesso materiale, normalmente la traccia di rame sul PCB o sulla morsettiera. Ciò significa che se si utilizzano terminali a vite, il sensore di temperatura del giunto freddo deve essere alla stessa temperatura di quei terminali a vite. Qualsiasi differenza si rifletterà come un errore nella misurazione.

In secondo luogo, fai attenzione ai gradienti di temperatura sul tuo PCB, ad es. se un terminale è più vicino all'alimentatore o più lontano da qualche fonte di flusso d'aria, potrebbe essere un po 'più caldo che avrà un impatto sul risultato finale. Se i terminali si trovano all'esterno della scatola e il riferimento della giunzione fredda si trova all'interno e viene riscaldato da una CPU, si verificherà un grosso errore.

Quindi questo è ciò di cui ero curioso.Facendo riferimento alla figura 4 qui (http://www.ohio.edu/people/bayless/seniorlab/thermocouple.pdf), potresti vedere che le giunzioni aggiunte sarebbero simmetriche e si annullerebbero.Tuttavia, queste tensioni di giunzione dipendono dai materiali da collegare?Nel caso della figura 4, il fatto che i fili della termocoppia siano di materiale diverso fa sostanzialmente sparire una giunzione (rame-rame) rendendola non più simmetrica.Pensieri su questo?
Nella figura 4 la giunzione Cu-Cu non ha alcun cambiamento materiale e quindi non ha alcun impatto, il che ti lascia con due giunzioni Cu - C in direzioni opposte, J1 e J2 con le tensioni associate V1 e V2.La tensione di uscita finale dipenderà dalla differenza di temperatura tra J1 e J2.Quindi stai ancora misurando la differenza tra l'estremità del filo e la giunzione in cui diventano prima lo stesso materiale.
Neil_UK
2016-12-02 23:48:57 UTC
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Devi cambiare i metalli prima o poi per connetterti al 31855.

Per eseguire la compensazione del giunto freddo, il 31855 deve conoscere la temperatura di questo punto .Qualsiasi differenza tra la temperatura di questo punto e il punto rilevato dal 31855 apparirà come un errore nella lettura della temperatura.

Il 31855 misura la sua temperatura dello stampo come "giunzione fredda".Ciò significa che finché il 31855 e la giunzione "fili della termocoppia al rame" sono alla stessa temperatura, tutto andrà bene.Ciò significa generalmente rendere la giunzione il più vicino possibile all'IC e non avere componenti caldi che producano gradienti termici ovunque vicino all'IC.

Puffafish
2016-12-02 22:16:46 UTC
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La risposta rapida: sì.

La risposta lunga: le termocoppie utilizzano la differenza tra due metalli a temperature per generare una tensione rappresentativa della temperatura. Ciò significa che tutto il cavo, dalla termocoppia al sensore, deve essere questa speciale combinazione di metalli per fornire una misurazione della temperatura accurata. A questo scopo è possibile acquistare un filo di accoppiamento termico.

Detto questo, ho utilizzato sistemi in cui avevamo una termocoppia di tipo K, che entrava in un'intestazione standard su un PCB, attraverso tracce standard prima di entrare nel sensore, e questo potrebbe darci un valore. Il problema con l'utilizzo di qualcosa di diverso da un'intestazione corretta è l'accuratezza della lettura. Sapevamo più o meno quale fosse l'offset (sembrava essere un offset di circa + 4 ° C alle temperature a cui eravamo interessati) e ci siamo limitati a regolare di conseguenza. Ma questo era il vantaggio di trovarsi nelle nostre celle di prova, dove avevamo altri sensori con cui confrontare il valore.

Quindi, anche se dovresti usare connettori appropriati, puoi cavartela senza farlo.

JavaLatte
2016-12-03 00:53:27 UTC
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Ogni volta che si passa a un diverso filo metallico per termocoppia-> connettore metallo-> saldatura-> rame, si aggiunge un'altra giunzione per termocoppia.Fortunatamente, aggiungi sempre un paio di giunzioni alla volta - una nel filo che va alla termocoppia e una nel filo che torna indietro - e finché entrambe le giunzioni sono alla stessa temperatura, le due si annullano.

L'effetto complessivo sarà lo stesso di avere solo due giunzioni: quella all'estremità della termocoppia (calda) e quella alla giunzione tra i due fili della termocoppia e il connettore (fredda).

Idealmente dovresti eseguire la compensazione della giunzione fredda misurando la temperatura della giunzione fredda (cioè il connettore).Se il chip che stai utilizzando esegue il CJC, dovresti posizionarlo il più vicino possibile al connettore e il più lontano possibile da qualsiasi fonte di calore.

analogsystemsrf
2017-02-09 11:30:17 UTC
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Mettiamo alcuni numeri sulla progettazione del PCB. La lamina di rame standard è di 70 gradi centesimi per watt per quadrato. Pertanto, quadrati di 1 cm o 1 mm o 100 micron o 10 cm, con un watt iniettato uniformemente lungo un bordo e il calore che fluisce SOLO sul bordo opposto, avranno un gradiente di temperatura di 70 gradi centigradi. Se si dispone di un MCU da 100 millWatt (di solito è occupato a gestire i dati USB per un gruppo di altri circuiti integrati) necessario per scaricare quei 100 mW su un bullone di metallo a 3 quadrati di distanza, il gradiente di temperatura sarà 0,1 W * 3 * 70 gradi C / watt = 21 gradi. C.

Procurati una quadriglia e inizia a disegnare fonti di calore, uscite di calore e fessure nel PCB per guidare i flussi di calore. E considera l'utilizzo di aerei VDD e GND per spostare termicamente il calore.

Se esegui un modello a elementi finiti, utilizzando una griglia di resistori in SPICE, con un valore Rs basso per modellare il rame e Rs 100X più alto per modellare la FR-4, avrai un'idea di quanta sovrapposizione di gli aerei sono necessari per scaricare metà del calore dell'aereo più caldo nell'aereo più freddo.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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