Multiplexing termocoppie

[Pioz]

Buonasera a tutti!!!
Avrei bisogno di multiplexare e amplificare le tensioni provenienti da 32 termocoppie tipo k ed effettuare la misura di temperatura con arduino. Il range di temperatura da misurare è approssimativamente 100°-1000°. Quindi le tensioni provenienti dalle termocoppie sarebbero solamente positive. Il multiplexing lo volevo dividere in 4 gruppi utilizzando i classici 4051 analogMUX.
Volevo chiedervi se era possibile (come ho letto da qualche parte in internet) multiplexare le termocoppie ancora prima di amplificarne il segnale. inoltre ho visto la possibilità di collegare le TC con il negativo comune così da dover commutare solo il "filo" positivo. Così facendo infatti risparmierei un bel po' di circuiteria e di spazio, visto che la basetta dovrebbe avere dimensioni ridotte.
Per la parte di compensazione del giunto freddo avevo pensato di farla via software rilevando la temperatura ambiente. Anche la parte di linearizzazione volevo farla gestire dall'arduino

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Il 4051 riesce a commutare tensioni così basse? Altrimenti c'è quanche altro tipo di MUX che potrei usare??perché una soluzione del genere per me sarebbe molto vantaggiosa
Grazie
Lorenzo

[simo85]

Il 4051 riesce a commutare tensioni così basse?

Basse quanto? Il datasheet del 4051 specifica:

"Wide range of digital and analog signal levels: digital 3±15V, analog to 15Vp-p"

Dato che hai 32 sensori i MUX li devi mettere in cascata. Ricorda che la tensione sull'ingresso AN non può andare oltre la alimentazione, se non forse di qualche mV. Vedi datasheet del microcontrollore.

[Pioz]

Non mi sono specificato bene nel mio post scusa.
Le termocoppie k hanno un coefficiente di proporzionalità di circa 41 µV/°C. Quindi a 1000° teroricamente avrei 41mV (anche se poi non è così per la non linearità della caratteristica tensione/temperatura).
Per quanto riguarda il multiplexing volevo gestire 4 gruppi da 8 termocoppie ciascuno, le uscite dei MUX sarebbero poi amplificate da 4 circuiti amplificatori separati e collegati a 4 ingressi analogici del micro.
La tensione in uscita dalle termocoppie nel range di temperatura 100°-1000° è quindi (4.1-41)mV (sempre teorici).

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Scusa, prima ho tralasciato qualche info importante e anche lo schema non era dei migliori.

[simo85]

Direi prima di effettuare delle misure realistiche delle tensioni di uscita delle termocoppie.

Se riesci ad amplificare il segnale da mandare in input al microcontrollore con un amplificatore non invertente bene, altrimenti potresti usare un amplificatore ad instrumentazione.

Direi che ti serve un rail to rail, ad esempio LMP2014, OPA2140 o MCP61xx.

Queste AN contengono info utili:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/a ... 00844a.pdf
http://cds.linear.com/docs/Design%20Note/dn302f.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 00929a.pdf
http://www.ti.com/lit/ml/slyp161/slyp161.pdf

[DirtyDeeds]

Direi prima di effettuare delle misure realistiche delle tensioni di uscita delle termocoppie.

Non serve: le tensioni generate dalle termocoppie standard sono proprio di quell'ordine lì (qui si trovano le caratteristiche nominali).

Pioz, come vorresti gestire il giunto freddo?

[Pioz]

Adesso non sono ancora sicuro, so che ci sono integrati che realizzano sia amplificazione e compensazione tipo l'AD597. Però la mia ipotesi principale era quella di realizzare la compensazione via software, misurando la temperatura ambiente con un integrato tipo LM35 o AD590(anche se ora non ho ancora ben chiaro come fare). O forse sarebbe plausibile anche farla hadrware, sempre con un sensore di temperatura e un differenziale da strumentazione che così realizzerebbe sia amplificazione che compensazione.
Scusa, ma non ho ancora l'argomento bene in testa e se ho scritto qualche cavolata perdonami
[user]gohan[/user] grazie degli articoli e dei rail to rail (non li avevo mai incontrati prima)

[DirtyDeeds]

Però la mia ipotesi principale era quella di realizzarla via software, misurando la temperatura ambiente con un integrato tipo LM35 o AD590(anche se ora non ho ancora ben chiaro come fare).

Questo era ciò che avevo capito dallo schema in [3], tieni però presente che la temperatura ambiente non è la temperatura dei giunto freddi, e con 32 termocoppie potresti avere gradienti di temperatura significativi tra i diversi giunti. Tieni poi anche conto che se le termocoppie hanno un conduttore in comune, potresti avere dei problemi: su che sistema devi montare queste termocoppie? La giunzione è isolata?

Last but not the least: con quale incertezza vorresti misurare le temperature?

[Pioz]

La giunzione è isolata?

Intendi ungrounded? perché sul foglio dove le ho comprate è scritto ungrounded e spero sia quello che tu voglia sentirti dire!!
La funzione è quella di misurare delle temperature di gas di scarico.
Eh, la precisione, bella domanda. Non ho bisogno di chissà quale precisione, spero che +-10° sia una cosa abbordabile da realizzare.

[DirtyDeeds]

Ungrounded è una buona risposta, se poi metti un link alle termocoppie che hai acquistato è ancora meglio

Eh, la precisione, bella domanda.

Ma io ho chiesto l'incertezza Un'incertezza di 10 °C è abbordabile se fai le cose per bene, ma all'estremo superiore dell'intervallo di misura probabilmente avrai un'incertezza peggiore.

Se hai comprato termocoppie di tipo K di classe 2, l'incertezza è data dal valore maggiore tra e , dove è la temperatura Celsius: a 1000 °C l'incertezza della sola termocoppia è di 7,5 °C. A questa devi aggiungere l'incertezza del giunto freddo (tranquillamente (2-3) °C nelle tue condizioni) e quelle dell'amplificatore e del convertitore.

[Pioz]

Le ho acquistate su ebay.

Il range di misura, non so se l'ho specificato, è ancora indicativo. Infatti in realtà le temperature dei gas si aggirano intorno ai 750° quindi per dare un range ho dato 100-1000°. Poi da 100 a 400° le misure non hanno particolare interesse