Nybörjarfrågor om microprocessor med thermocouple

[dasheldon]

Jag har tänkt bygga en anordning för att reglera vattentemperatur. Enklast vore att köpa en färdig pid-regulator med ingång för thermocouple och SSR-output (kopplat till en doppvärmare eller liknanade, samt en pump för att cirkulera vattnet). Det vore dock roligare att bygga det själv.

Jag har stor erfarenhet av programmering, och relativt liten erfarenhet av elektronik och microprocessorer. Vad skulle jag behöva köpa för att göra en egen PID-regulator, som kan läsa temperaturen med stor noggrannhet från en thermocouple (gärna pt100), samt styra ett SSR? Finns det microprocessorer som redan har ingångar för thermocouples eller måste jag ha ett interface emellan?

Pratar också om utrustningen som behövs för att utveckla saker för microprocessorn (kanske någon platta att koppla till datorn?) osv. Vad tror ni är bäst att börja med? Som sagt vill jag gärna ha så få komponenter som möjligt, främst programmeringen jag tycker är rolig.

[Niklas-k]

PIC eller AVR är vad du söker som finns mycket skrivet i detta forum. För mäta temperaturen skulle jag hellre välja en digital DS18S20 som är ganska lätt att koppla mot microprocessorn.

[thepirateboy]

Vet inte vad som finns färdigt att köpa, Arduino kanske har prylar så man koppla ihop ett system.

Annars har jag kort över från mitt lödugnsprojekt med ingång för typ K-givare, SSR utgång och USB-seriell utgång
som jag kan sälja för några hundra beroende på konfiguration. Se

[dasheldon]

Tack för de snabba svaren!

Jag googlade lite på DS18S20, men enligt vad jag kunde se så hade den bara 0.5C noggrannhet. Jag vill kunna reglera temperaturen med max 0.1C osäkerhet, så behöver en termometer som är ännu säkrare. Har sett en tutorial där folk fått den noggrannheten, dock med en färdig PID.

Jag vill också helst köra med en PT100. Har sett folk som använt k-givare (med samma element/pump/pid), där har osäkerheten legat på runt 0.3C.

[xxargs]

skilj på upplösning och noggrannhet

0.1 grad upplösning kan man få till med lämplig val sensor/förstärkare och A/D-omvandlare med tillräcklig fin stegning.

att få 0.1 grad absolut noggrannhet är något _helt_ annat och kommer att innefatta kalibrering mm.

[TomasL]

PT100 är ingen Termocouple utan en RTD, och visst kan du köra den direkt in i processorn (i teorin i alla fall).

Problemet med PT100 är att utspänningen är så förbaskat liten, vilket gör det mycket svårt att mäta utan en mycket bra förstärkare och AD omvandlare,
Det finns ett antal bra application notes på Microchips hemsida om just detta med temperaturmätning.

Mitt förslag är följande:
Kör med NTC-termistorer istället, använd en uppslagstabell, så slipper du problemet med linjearisering.

Köp hem ett PIC32 starterkit och io-expansionskort så kan du börja leka ordentligt.
Tyvärr lämpar sig kanske inte PIC32an för hobbykonstruktioner, med tanke på kapselstorlek osv.
Dock borde man kunna använda en Explorer16 PIM med PIC32 på i hobbykonstruktioner, då det verkar vara en vanlig 2,54mm headeranslutning.

Du lär inte komma till den noggrannheten, inte ens med en PT100.

För att göra det så behövs helt andra grejjor.

[thepirateboy]

Med 0.1C noggrannhet på temperaturmätningen får du nog jobba. Steg 1 blir att hitta givare och interface som klarar det,
att hitta lämplig microcontroller blir den enkla biten.

[dasheldon]

Oj här var det mycket information

Vad är det som styr noggrannheten då, förutom kalibrering? Så länge temperaturmätningen alltid ger samma värde för en viss temperatur så borde det väl gå att kompensera för detta? Dvs mappa en temperaturavläsning till en exakt temperatur, som stämmer med max 0.1C fel? Dvs om jag kan mäta temperaturen med upplösningen 0.1, kommer jag då alltid kunna mappa om det till 0.1C noggrannhet?

Tack för tipsen! Ska kolla på NTC-termistorer och startup-kits för PIC32. Ungefär vilka summor pratar vi om här? Och, av intresse, vad hade krävts för att få 0.1C upplösning? Själva värme-elementet och pumpen borde inte vara något hinder iaf.

[TomasL]

Inte ens ett Klass AA element kommer ned i den onogrannheten, ± (0.1 + 0.0017 | t |)K

[dasheldon]

Det finns ju en hel del ganska dyra (4000kr och upp¨t) cirkulatorer man kan köpa för att temperera vatten. Dvs en anordning med pump, element och reglering. De utlovar ofta 0.05C accuracy. Hur lyckas de uppnå detta?

[Hedning]

Absolutnoggrannhet vid temperaturmätningar är svårt att fixa, första
decimalen kräver en del tanke- och konstruktions-arbete. Andra decimalen
kostar många pengar ytterligare.

http://www.pentronic.se/PentronicNews/T ... fault.aspx

RT100 är känsligt för att bl.a. ledningsresistanserna också ändrar sig med temperaturen.
Bryggkopplingar med högstabila motstånd och OP-förstärkare kan användas.

Termoelement kräver järnkoll på att det inte uppstår termo-emk på andra ställen
i kopplingen och som har annan temperatur än där du vill mäta.

[TomasL]

Problemet ligger i alla felkällor:

För att kunna använda ett PT100 element så behöver man en konstant strömkälla, vilken matar sensorn.
För PT100 handlar det om 1mA. redan där introduceras det fel, eftersom det är svårt och dyrbart att konstruera en sådan strömkälla.
Givaren i sig, PT100 klass A är mycket dyra, typ tusenlappen, har en onogrannhet om runt +/-0,15-0,2K, noggrannare givare, ja priset ökar exponentiellt.
Därefter måste du ha en mätförstärkare, där introduceras fel, pga att förstärkaren inte är perfekt.
Därefter måste du ha en AD-omvandlare, vilken heller inte är perfekt.
Summa summasumarum, eftersom det är många delkomponenter inblandade, var och en med inbyggda toleranser, gör att det blir mycket svårt, för att inte säga omöjligt att uppnå den onoggrannheten.

Dock, en bra bit på väg får du om du använder KlassB/3 givare, fyrtrådsmätning och denna kretsen http://www.ti.com/product/ads1248 samt övriga komponenter i högprecisions variant.
Dock är det naturligtvis inte helt billigt, använder själv just denna kretsen i mitt "mäthuvud".

I övrigt, så för att komma igång så hamnar ett PIC32 starterkit med IO-exopansion på runt tusenlappen, du får kolla Elfa, samt en vettig programmerare, dvs ICD3 runt 1400.
Visst kan man komma runt betydligt billigare, men personligen tycker jag att man kastar pengar i sjön genom att köpa det billigaste, dessutom blir man inlåst, och måste ändå hysta upp de pengarna när man vill göra något riktigt kul.

[dasheldon]

Det finns ju en hel del dyra cirkulatorer man kan köpa för att temperera vatten. Dvs en anordning med pump, element och reglering. De utlovar ofta 0.05C accuracy. Hur lyckas de uppnå detta?

Oj, detta verkar vara _betydligt_ svårare att få rätt på än jag trodde.

Motiveringen har varit den här guiden, http://makeprojects.com/Project/Sous-Vi ... oker/471/1, som påstår att cirkulatorn har 0.1C accuracy. De använder en JLD612 PID, tillsammans med en PT100.

Målet är något i stil med Swid från Addelice, http://www.addelice.com/shop/default/ei ... ostat.html, som utlovar en stabilitet på 0.05C.

Kan någon av dessa, enligt en snabbbedömning, leverera vad de lovar? Det jag hoppas på är ju att Swiden säljs för ett stort överpris, även om det här projektet mest är för jag tycker det är kul. Hade varit roligt att kunna göra något själv som har liknande noggrannhet.

[TomasL]

Nej det tror jag inte, dock, ingen kan ju kontrollera det så man kan ju lova vad som helst.

[dasheldon]

Problemet ligger i alla felkällor:

För att kunna använda ett PT100 element så behöver man en konstant strömkälla, vilken matar sensorn.
För PT100 handlar det om 1mA. redan där introduceras det fel, eftersom det är svårt och dyrbart att konstruera en sådan strömkälla.
Givaren i sig, PT100 klass A är mycket dyra, typ tusenlappen, har en onogrannhet om runt +/-0,15-0,2K, noggrannare givare, ja priset ökar exponentiellt.
Därefter måste du ha en mätförstärkare, där introduceras fel, pga att förstärkaren inte är perfekt.
Därefter måste du ha en AD-omvandlare, vilken heller inte är perfekt.
Summa summasumarum, eftersom det är många delkomponenter inblandade, var och en med inbyggda toleranser, gör att det blir mycket svårt, för att inte säga omöjligt att uppnå den onoggrannheten.

Dock, en bra bit på väg får du om du använder KlassB/3 givare, fyrtrådsmätning och denna kretsen http://www.ti.com/product/ads1248 samt övriga komponenter i högprecisions variant.
Dock är det naturligtvis inte helt billigt, använder själv just denna kretsen i mitt "mäthuvud".

I övrigt, så för att komma igång så hamnar ett PIC32 starterkit med IO-exopansion på runt tusenlappen, du får kolla Elfa, samt en vettig programmerare, dvs ICD3 runt 1400.
Visst kan man komma runt betydligt billigare, men personligen tycker jag att man kastar pengar i sjön genom att köpa det billigaste, dessutom blir man inlåst, och måste ändå hysta upp de pengarna när man vill göra något riktigt kul.

Tack för förklaringen. Innan de här tråden trodde jag verkligen inte det krävdes så fin utrustning för dom temperaturerna jag pratar om.

Ska kolla på ELFA efter ett starterkit så jag kan komma igång med PIC-programmering i vilket fall som helst!

Angående huruvida någon maskin levererar vad de lovar, så kanske de syftar på att ha en noggrannhet runt 0.1/0.05C i förhållande till sitt mätvärde? Även om det värdet inte är exakt. De brukar ju faktiskt skriva "temperature stability". Kan det stämma, och är uppnåeligt? Vilken faktiskt noggrannhet tror ni man hamnar på?

Det vattenbadet jag har nu svänger ju verkligen med runt 0.5C. Sen kan man ju fråga sig huruvida temperaturen det visar faktiskt är rätt. Men jag borde väl kunna göra något som inte svänger så mycket?