Schaltungstipp

Präzise Temperaturmessung mit Thermoelementen des Typs K

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Häufige Varianten

Zur Messung von Minustemperaturen legt man eine Spannung am Referenzpin an, um einen Offset der Ausgangsspannung bei 0°C zu erhalten. Die Ausgangsspannung des AD8495 beträgt

UOUT = (TMJ × 5 mV/°C) + UREF

Den gesamten Bereich des Thermoelements (Typ K) von −200 bis 1250°C kann man messen, indem man die Schaltung so modifiziert, dass sie mit bipolaren Spannungen arbeitet. Beim Betrieb des AD8495 an einer unipolaren Versorgungsspannung werden Messungen von Temperaturen, die unter der Umgebungstemperatur liegen, nichtlinear, da der Ausgang in der Nähe der Versorgungsspannung in die Sättigung geht. Um die Genauigkeit bei niedrigeren Temperaturen beizubehalten sollte eine bipolare Versorgungsspannungen genutzt werden oder der Ausgangspegel angepasst werden, indem man die geeignete Offsetspannung an den Referenzanschluss anlegt.

Der AD8494 ist für Thermoelemente des Typs J kalibriert. Sowohl der AD8494 wie auch der AD8495 sind auf Referenztemperaturen zwischen 0 und 50°C optimiert. Die Bausteine AD8496 (Typ J) und AD8497 (Typ K) sind auf Referenztemperaturen zwischen 25°C und 100°C optimiert. Die Schaltung hat sich hinsichtlich guter Stabilität und Genauigkeit bewährt.

Schaltungsevaluierung und Test

Diese Schaltung nutzt das Board EVAL-CN0271-SDPZ und die System Demonstration Platform (SDP-B) EVAL-SDP-CB1Z. Beide Boards haben 120polige Stecker und ermöglichen so einen schnellen Aufbau und die Evaluierung der Schaltung. Das EVAL-CN0271-SDPZ enthält die zu evaluierende Schaltung, wie in diesem Beitrag beschrieben. Das SDP-B Controller Board wird mit der Evaluation Software CN-0271 verwendet um die Daten vom Schaltungsboard EVAL-CN0271-SDPZ zu erfassen.

Die folgenden Geräte sind erforderlich:

  • Ein PC mit USB-Port und Windows XP oder Windows Vista (32 Bit) oder Windows 7 (32 Bit)
  • Das Schaltungsevaluierungsboard EVAL-CN0271-SDPZ
  • Das SDP-B Controller Board (EVAL-SDP-CB1Z) oder das SDP-S Controller Board (EVAL-SDP-CS1Z)
  • Die SDP Evaluierungssoftware CN-0271
  • Eine 6-V-Stromversorgung (EVAL-CFTL-6V-PWRZ) oder eine äquivalente DC-Versorgung

Aufbau und erste Schritte

Laden der Evaluation Software, indem man die CD mit der Evaluation Software CN-0271 in das CD-Laufwerk des PC einlegt. Jetzt wird das Verzeichnis mit der Evaluation Software ausgewählt und die Software gestartet.

Bild 1 zeigt das Blockschaltbild der hier beschriebenen Schaltung, die sich in der Datei EVAL-CN0271-SDPZ-SCH-RevA.pdf befindet und im Design Support Package CN-0271 enthalten ist.

Zunächst verbindet man den 120poligen Stecker am Schaltungsboard EVAL-CN0271-SDPZ mit dem Stecker CON A am SDP-B Controller Board (EVAL-SDP-CB1Z). Man sollte Nylonschrauben verwenden, um die beiden Boards zu sichern. Dies erfolgt über die Bohrungen an den Enden der 120poligen Steckverbinder.

Bei abgeschalteter Stromversorgung werden der EVAL-CFTL-6V-PWRZ Stecker und die mit J5 bezeichnete Buchse miteinander verbunden. Falls dies nicht möglich ist, verbindet man die Pins +6 V und GND mit den vorgesehenen zweipoligen Schraubklemmen von J4 am Board. Das mit dem SDP-B Board mitgelieferte USB-Kabel wird an den USB-Port am PC angeschlossen.

Jetzt verbindet man einen Anschluss eines Thermoelements (Typ K) mit J1 am Board und das andere Ende mit dem Testequipment.

Test

Man startet die Evaluation Software und verbindet das USB-Kabel vom PC zum mini-USB Stecker am SDP-B Board. Sobald eine Kommunikation hergestellt ist, kann man das SDP-B Board nutzen, um serielle Daten vom Board EVAL-CN0271-SDPZ zu senden, zu empfangen oder zu erfassen.

Bild 4 zeigt einen Screenshot des SDP-B Evaluation Software Interface. In Bild 5 ist das Evaluation Board EVAL-CN0271-SDPZ und das SDP-B Board zu sehen. Informationen über das SDP-B Board findet man im Benutzerhandbuch UG-277.

* James Fitzgerald ist als Applikationsingenieur bei Analog Devices in Wilmington, USA, tätig.

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