Ich habe ein Nebenprojekt, um Temperaturen von 4 Thermoelementen (K-Typ, etwa 500 F für Kaffeeröster-Datenlogger) zu lesen, und keine vorherige analoge Erfahrung auf diesen Ebenen.
Ich habe zwei mögliche Lösungen identifiziert, würde aber gerne Feedback/Vorschläge/Alternativen hören.
Die erste Methode wäre, die vier Thermoelemente durch einen analogen Mux zu führen (z. B. HEF4052 , obwohl ich nicht so viel darüber geforscht habe - sucht einen Mux für niederfrequente uV-Signale) und dann zu einem typischen Thermoelement-IC ( MAX6675 ).
Die zweite Methode wäre, die Thermoelemente in einen 4-Kanal-Differential-ADC einzuspeisen, wahrscheinlich mit integriertem PGA ( AD7708 ). Dann haben Sie einen On-PCB-Temperatursensor, um die Vergleichsstellenkompensation zu handhaben. Eine andere Option wäre ein analoger Mux zu einem Einkanal-ADC usw.
Gibt es Vorteile für einen Ansatz gegenüber dem anderen? Es scheint, als wäre die erste Option weniger Komponenten und etwas zuverlässiger, wenn auch etwas teurer als die zweite Option.
Ich habe auch Schaltungen mit einem RC-Filter an beiden Thermoelementleitungen gesehen - lohnt sich das? Welche Art von TC würde sich auf diese Art von Signalen lohnen? Etwas zum Blockieren von 50/60Hz? Nur installationsspezifisch?
Meine Hauptsorge ist, dass dies das erste Mal ist, dass ich mit in uV gemessenen Signalen arbeite, daher bin ich mir nicht sicher, was wichtig ist und was nicht (abgesehen von den Grundlagen wie der Trennung von Digital und Analog).
BEARBEITEN : Noch eine Frage zum ADC-Ansatz: Ist es wichtig, die Signale differentiell zu messen, oder könnte das untere Ende aller 4 Thermoelemente mit Masse verbunden und dann einseitig gemessen werden? ADS1118 scheint viel von dem zu haben, was gewünscht wird, ist aber nur ein Zwei-Differenz-Kanal (und das Datenblatt zeigt dabei Differenzmessungen). Einfacher gesagt: Was ist der Vorteil einer Differenzmessung gegenüber einer Single-Ended-Messung, bei der ein Ende mit Masse verbunden ist? Nur Isolierung vom Rest des Systems?
Wenn es mein Design wäre, würde ich AD7708 und einen separaten Temperatursensor auf der Platine zur Eispunktkompensation verwenden.
Da 50/60Hz auf beiden TC-Leitungen ein Gleichtaktsignal ist, wird es durch einen Differenzverstärker (im Frontend oder im integrierten A/D) ausgelöscht. RC-Filter reduzieren höherfrequentes Rauschen, das vom Verstärker gleichgerichtet werden kann, was zu einem Offset im TC-Messwert führen würde. Je nach Geräuschpegel in Ihrer Umgebung kann dies ein Problem sein oder auch nicht.
Der Ansatz mit einem externen Mux ist praktikabel. Stellen Sie sicher, dass der Mux nicht zu viel Rauschen erzeugt. Ein mechanisches Relais wäre ein wirklich rauscharmer Mux.
Bearbeiten: Auf schwimmenden Thermoelementen vs. gemeinsamen Leitungen.
Die Topologie mit einer gemeinsamen TC-Leitung könnte funktionieren. Aber es gibt Vorbehalte. Verschiedene TCs können ein leicht unterschiedliches Potential haben (Gleichtakt). Wenn es eine gemeinsame Leitung gibt, kann ein Strom durch sie fließen, was den Messwert verfälschen kann. Wenn Thermoelemente räumlich verteilt sind, können sie unterschiedliches Rauschen sehen. Die Geräusche werden auf der gemeinsamen Leitung hinzugefügt, erscheinen aber separat auf den getrennten Leitungen. 50/60 Hz Rauschunterdrückung wäre nicht so gut.
Update: Verwandter Beitrag zu schwebenden vs. geerdeten Thermoelementen.
Wenn es sich um ein einmaliges System handelt, könnten Sie Schlimmeres tun, als einen MAX6675 pro Thermoelement zu verwenden. Während dies für einen Produktionslauf zu teuer wäre, sparen Sie für ein System und den Preis von ein paar mehr davon eine Menge Engineering. Verstärkung, Kompensation und A/D wurden bereits für Sie durchgeführt. Ein Kommentar auf dieser Seite schlägt vor, dass Sie die Takt- und Datenleitungen busen können und nur eine Chipauswahl pro Gerät benötigen. Einfacher geht es nicht.
Adam Lawrence