Как напряжение перевести в температуру

Содержание

Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Датчик температуры TMP36 и его подключение к Arduino
Пересчет сопротивления к требуемой температуре
Приведение сопротивления постоянного тока к нужной температуре
Пересчет сопротивления изоляции к требуемой температуре
Тема: Перевод сигнала с датчика в градусы
Перевод сигнала с датчика в градусы
rcl-radio.ru
Сайт для радиолюбителей
Термопары

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Датчик температуры TMP36 и его подключение к Arduino

Аналоговый датчик температуры TMP36 компании Analog Devices позволит вам легко получать достаточно точные показания температуры в диапазоне от -40 до +150°C. К тому же его очень просто подключить к Arduino.

Этот датчик температуры является твердотельным, то есть для измерения температуры в нем не используется ртуть как в термометрах или термисторы (резисторы, чувствительные к температуре).

Вместо этого в нем используется тот факт, что при возрастании температуры напряжение на диоде возрастает в известной пропорции. Технически, на самом деле это падение напряжения между базой и эмиттером (Vbe) транзистора. После усиления такого изменения напряжения легко получить аналоговый сигнал, который будет прямо пропорционален температуре.

Поскольку эти датчики не имеют движущихся частей, они точны, никогда не изнашиваются, не нуждаются в калибровке и могут работать в жестких условиях окружающей среды. Кроме того, они очень дешевые и очень просты в использовании.

Выходной диапазон напряжения TMP36 составляет от 0.1В (-40°C) до 2.0В (150°C), но после 125°C точность измерения уменьшается. Подаваемое напряжение от 2.7В до 5.5В, потребление тока всего 0.05 мА.

Использовать TMP36 для измерения температуры достаточно просто, нужно соединить его левый контакт с напряжением 2.7-5.5В, а правый с землей. Тогда на среднем выводе будет присутствовать напряжение, линейно пропорциональное температуре.

Чтобы перевести напряжение в температуру просто воспользуйтесь следующей формулой (Vout измеряется в милливольтах):

Температура в °C = [Vout — 500] / 10

Например, выходное напряжение составляет 1 В, это значит, что температура равна ((1000 мВ — 500) / 10) = 50 °C.

Если вы используете датчики температуры типа LM35 и ему подобные, то ориентируйтесь на линию ‘a’ графика, показанного выше. Формула тогда будет следующая:

Температура в °C = Vout / 10

Проблема при использовании нескольких датчиков

Если вы используете несколько датчиков температуры, то можете заметить, что показания температуры непостоянны. Это значит, что датчики влияют друг на друга, когда цепь считывания аналогового сигнала переключается с одного вывода на другой. Вы можете исправить это, организовав задержку между двумя считываниями.

Подключаем датчик температуры к Arduino

Подключение датчика довольно простое и показано на рисунке ниже.

В данном случае мы подключили датчик к напряжению 5 В, но также можно его подключать к 3.3 В. Не важно к какой линии питания вы его подключите, его выходное напряжение все равно не превысит 2 В. С учетом того, что АЦП в Arduino 10-и разрядный, то будет справедлива следующая формула:

Напряжение на выводе в мВ = (показания АЦП) * (5000/1024)

Эта формула преобразует число от 0 до 1023 с АЦП в 0-5000мВ (= 5В). При использовании питания 3.3 В формула будет следующая:

Напряжение на выводе в мВ = (показания АЦП) * (3300/1024)

Далее, чтобы перевести милливольты в температуру, нужно воспользоваться формулой:

Температура в цельсиях = [(аналоговое напряжение в мВ) — 500] / 10

Простой термометр на Arduino

Нижеприведенный пример кода показывает, насколько просто можно сделать термометр на Arduino. В данном случае в последовательный порт выводятся показания температуры в цельсиях и фаренгейтах.

Повышаем точность измерения температуры

Для получения более точного результата с меньшим уровнем шумов можно задействовать опорное напряжение 3.3V с ARef. На рисунке ниже показана схема соединения. Следует отметить, что TMP36 в этом случае подключен к аналоговому вводу A1. Также не следует забывать, что при использовании вывода 3.3v в качестве опорного в коде нужно прописывать analogReference(EXTERNAL).

Источник

Пересчет сопротивления к требуемой температуре

Обмотка электрической машины или кабель имеет токопроводящую жилу покрытую изоляцией, которая защищает окружающих от тока и сам кабель или жилу от повреждения вследствие короткого замыкания. При измерении Rx (сопротивления изоляции) мы подаем постоянное напряжение мегаомметром на голую жилу и определяем отношение поданного напряжения к величине тока утечки. Чем хуже изоляция, тем значение Rx ближе к нулю и тем больший ток утечки. Тут вроде все логично. Ток утечки убегает через изоляцию и чем она хуже, тем ток больше. Если Вам все понятно, тогда вопрос: куда убегает ток при измерении сопротивления изоляции голой шины? Значение сопротивления изоляции обычно должно быть больше нормируемой величины, что будет говорить о том, что изоляция в порядке и не устарела, или другими словами — оборудование пригодно к работе.

Сопротивление постоянному току измеряется либо по схеме амперметр-вольтметр, либо с помощью специального прибора — микроомметра. Сопротивление измеряется как отношение разности напряжения на концах измеряемого участка к току на этом участке. Закон Ома, в общем. То есть чем ближе у нас величина сопротивления к нулю, тем лучше наш проводник проводит электрический ток. А если провод оборван, то значение сопротивления равно бесконечности. Значение сопротивления постоянному току обычно сравнивают с заводскими значениями и между собой. Если с течением времени значение резко изменяется в какую-либо сторону, стоит задуматься о возможном дефекте.

Значения сопротивления изоляции и сопротивления постоянному току для разного оборудования нормируется и описывается в технической документации и нормах испытания электрооборудования. Для каждого оборудования это своя величина и это отдельная тема, которая подробнее раскрывается в других материалах на сайте.

Порою, необходимо сравнивать полученные значения R или Rx, замеренные в ходе работы, с заводскими значениями. Так можно выявить изменение в большую или меньшую сторону, что будет давать возможность говорить о состоянии оборудования — пригодно оно для работы, или же мы становимся свидетелями зарождающегося дефекта. Загвоздка состоит в том, что сопротивление зависит от различных внешних условий. Поэтому сравниваемые величины необходимо привести к одному значению температуры. В советских паспортах на оборудование встречались заводские данные, приведенные к температурам 20 или 15 градусов цельсия. В случае с иностранным (китайским, европейским) оборудованием иногда приходится приводить к температуре в 75 градусов. Впервые казалось чем-то необычным, но потом привыкаешь и молча пересчитываешь.

Приведение сопротивления постоянного тока к нужной температуре

Теперь непосредственно к формулам приведения к температуре. Значит, начнем с формул для приведения сопротивления постоянному току к требуемой величине. Смысл такой: сопротивления при разных температурах прямо пропорциональны величинам данных температур. Формула, следующая:

K для меди равно 235, для Al — 245.

При приведении к 15 градусам для медного проводника, например:

Тут всё просто: при проведении замеров омиков, померял температуру, записал данные. Потом уже на базе за компом и кофе, или же сразу на объекте на мобилке, пересчитал и привел к заводским по этой формуле.

Пересчет сопротивления изоляции к требуемой температуре

Пересчет сопротивления изоляции в общем случае. Данное математическое упражнение не носит такой распространенный характер, как в случае с омиками. Для Rx обычно просто записывают значение в мегаомах или их производных и значение коэффициента абсорбции. Но раз есть методика, грех не упомянуть её. Значит замерили при температуре 21,7, а необходимо привести допустим к 30 градусам по Цельсию. На помощь приходит следующая формула:

Кроме возведения в степень, отличную от двух, в данной формуле трудность вызывает определение коэффициента альфа. Альфа — температурный коэффициент сопротивления. Данный коэффициент имеется как у проводников, так и у изоляционных материалов. Но в контексте данной статьи больший смысл будет иметь приведение значений альфа для материалов, из которых изготавливают изоляцию силовых машин.

Вот некоторые значения, которые удалось раздобыть из открытых источников. Перепроверьте перед употреблением.

Пересчет сопротивления изоляции кабельных линий. Если мы имеем дело с кабелями и нужно произвести пересчет сопротивления изоляции кабеля к требуемой температуре, то в заводских инструкциях или ГОСТах даются таблицы, где приводятся значения переводных коэффициентов. С помощью этих переводных коэффициентов можно пересчитать Rx к требуемой величине. Данные коэффициенты получаются опытным путем на заводе-изготовителе. Приведем данные из ГОСТ 3345-76. В котором описано, что R20=Rt*K. В данной таблице описываются кабели с изоляцией из полиэтилена, пропитанной бумаги и резины.

В таблице берется значение коэффициента, которое соответствует температуре, при которой производились измерения. И затем это значение умножается на значение сопротивления изоляции. В итоге получается величина Rx, приведенная к 20 градусам Цельсия. В данном госте описаны коэффициенты пересчета для диапазона температур от плюс 5 до 35 градусов по Цельсию. При других температурах потребуется использовать другие способы пересчета. Самый лучший вариант — это измерения при температуре, соответствующей заводским измерениям. Но это идеальный вариант и редко случается. А если Вам выдали разные протоколы и там везде двадцать градусов, то задумайтесь, а не обманывает ли Вас подрядчик.

Пересчет сопротивления изоляции силового трансформатора. В некоторых методиках проведения измерений на силовых трансформаторах присутствует коэффициент приведения сопротивления изоляции к требуемой температуре. Однако, здесь слоев меньше и знать нужно следующее: есть распространенные классы изоляции. Изоляция класса А и изоляция класса В. И для них справедливы следующие правила.
Rx класса А при снижении температуры на 10 градусов становится больше в 1,5 раза.
Rx класса В при увеличении температуры на 18 градусов становится меньше в 2,0 раза.
Справедливы и обратные утверждения. Для более наглядного представления, на примере изоляции класса А, введем коэффициент изменения Rx при изменении температуры и сведем эти данные в табличку.

В общем, существуют способы пересчета сопротивления изоляции электрооборудования к требуемой величине. В этом могут помочь формулы или таблицы, представленные в паспортах или ГОСТах на данное оборудование. В случае с таблицами, где приведены коэффициенты для пересчета, нужно внимательно смотреть к какому именно оборудованию относятся эти таблицы.

Источник

Тема: Перевод сигнала с датчика в градусы

Опции темы

Отображение

Перевод сигнала с датчика в градусы

Имеется контроллер и датчик температуры 4-20мА с диапозоном -40 +125 0С

Подключил датчик, все вроде бы нормально, только вот такая проблема, нужно перевести число выдаваемое в формате WORD в реальные градусы, подскажите как программно на языке программирования ST это реализовать.

Есть вот такой вариант перевода
T:=(125-40)*IW0/65535 (этот способ вычитал в интернете, но число получается некорректным)

Реальная температура градуса 23

Прошу помощи

Не ясно что за первый скрин.
Что за контроллер? Видимо не Овен.
А по факту — подайте 4мА на вход, и 20 мА на вход.
И значения прогоните через Lin_trafo используя как входные лимиты, а выходные -40..125

Последний раз редактировалось приборист; 16.12.2014 в 18:40 .

У Вас ширина шкалы 85 (125-40), а надо — 165 (125-(-40))
Попробуйте так:

VAR_INPUT
Actual: REAL; (*текущее значение с модуля*)
Max_in: REAL; (*Для Вас 65535 (Или иной с модуля, соответсвующее 20 мА)*)
Sc_min: REAL; (*Для Вас -40*)
Sc_max: REAL; (*Для Вас +125*)
END_VAR
VAR_OUTPUT
OUT: REAL;
END_VAR
VAR
d: REAL; (*защита от деления на 0*)
END_VAR

d:=(Sc_max-Sc_min)/Max_in;
IF (d<>0) THEN
OUT:=(Sc_min+ABS(d*actual));
ELSE OUT:=Sc_min;
END_IF
END_VAR

Последний раз редактировалось Allmax; 16.12.2014 в 20:15 .

Источник

rcl-radio.ru

Сайт для радиолюбителей

Термопары

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики.

Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными от нуля коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т₁, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т₂, которое будет пропорционально разности температур Т₁и Т₂.

Преимущества термопар

Высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С).
Большой температурный диапазон измерения: от −250 °C до +2500 °C.
Простота.
Дешевизна.
Надёжность

Для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары.
На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового датчика и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.
Эффект Пельтье (в момент снятия показаний необходимо исключить протекание тока через термопару, так как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный).
Зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.
Возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.
На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

Типы термопар

Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94. Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

платинородий-платиновые — ТПП13 — Тип R
платинородий-платиновые — ТПП10 — Тип S
платинородий-платинородиевые — ТПР — Тип B
железо-константановые (железо-медьникелевые) ТЖК — Тип J
медь-константановые (медь-медьникелевые) ТМКн — Тип Т
нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые) ТНН — Тип N.
хромель-алюмелевые — ТХА — Тип K
хромель-константановые ТХКн — Тип E
хромель-копелевые — ТХК — Тип L
медь-копелевые — ТМК — Тип М
сильх-силиновые — ТСС — Тип I
вольфрам и рений — вольфрамрениевые — ТВР — Тип А-1, А-2, А-3

Для использования онлайн калькулятора в поле «Термо-ЭДС (мВ)» необходимо ввести значение термо-ЭДС термопары, так же следует учитывать, что температура будет отображаться без учета температуры окружающей среды. Для удобства пользования онлайн калькулятором в поле «Температура окруж. среды» необходимо ввести температуру окружающей среды в °С и все показания будут с утечем температуры окружающей среды.

Онлайн калькулятор перевода термо-ЭДС в температуру (°С) для термопары типа хромель-алюмель — ТХА — Тип K.