Diodin lähtöjännitettä (\ $ V_f \ $) pienellä vakiovirralla käytetään usein matalien (kryogeenisten) lämpötilojen mittaamiseen. Piidiodien \ \ V_f \ $ on melkein lineaarinen lämpötilan funktio laajalla alueella, kaltevuus noin -2 mV / K. Jopa erikoisrakennettuja diodeja on standardoitu tietyille \ $ V_f \ $ vs. T -käyrille. Jos olet valmis tekemään kahden tai kolmen pisteen kalibroinnin itse, voit käyttää tavallista signaalidiodia. Jopa 1N4148 pystyy mittaamaan nestemäisen typen lämpötilat tarkasti, jos kalibroit sen.

Voit parantaa tarkkuutta:

• käyttämällä vakaa vakiovirtalähde
• käyttämällä erillisiä johtopareja virran syöttämiseksi ja jännitteen mittaamiseksi
• käyttämällä suojattua kierrettyä parikaapelointia
• soveltamalla sopivaa mittakaavaa ja siirtymää mitattuun jännitteeseen ennen sen syöttämistä ADC: hen >

Tyypin T termoelementti toimii hyvin ~ -200 ° C: seen. Elämän helpottamiseksi hieman termopari voidaan liittää AD595: n tai vastaavan siruun, joka tarjoaa kylmän liitoksen kompensoinnin ja vahvistaa jännitelähtöä. Tyypin T termoelementin kanssa on kuitenkin oltava varovainen, koska nämä laitteet on tehty ensisijaisesti tyypille K. Tietolomakkeessa on joitain erityisiä huomioita tyypin T kanssa. AD595: n lähtö voidaan sitten lukea käyttäjän AD: n kanssa. arduino ja skaalattu asianmukaisesti.

Käytämme paljon tavallisia vanhoja SR106 Schottky -diodeja nestemäisen heliumin lämpötilan (4K-20K) mittaamiseen työskentelyni yhteydessä. Ne ovat hienoja ja halpoja.

Tarvitset jatkuvan virtalähteen (käytämme 10 tai 100 uA, lähinnä lämmityksen ja kiehumisen vähentämiseksi), ja sinun pitäisi todella käyttää 4- johdinliitännät, mutta kaikki mitä elektroniikkaan todella tarvitset, ovat diodi ja op-amp virtalähteelle, instrumenttivahvistin jännitteen takaisin lukemiseen ja kourallinen passiivisia.

Hankala bitti on kalibrointi, mutta olettaen, että sinulla on lämpötilamittari, joka toimii kyseisessä lämpötilassa, voit käyttää sitä vain siirtostandardina.

Meillä on itse asiassa muutama hieno housu, kallis kryokohtainen diodit, kuten @ user16653, jotka mainitaan kommenteissa @ Theranin vastaukseen, eivätkä ne todellakaan ole erotettavissa halvoista, kotitekoisista antureista, jotka ovat vain SR106, jotka on epoksoitettu pieneksi kuparilohkoksi, jotta testattavan laitteen kiinnittäminen lämpöön olisi helppoa .
Kaupallisten kryodiodiantureiden ensisijainen etu on, että ne on kalibroitu, mutta jos sinulla on kalibroitu, voit käytä sitä vain siirtostandardina kalibroimaan kaikki muut kotitekoiset anturit melko helposti, ja siinä vaiheessa ne kaikki toimivat suunnilleen samalla tavalla.

Tämä piiri on tarkka virtalähde diodin ajamiseksi kryogeenisessä järjestelmässä.

Periaatteessa on tarkkuus -10 V (ei esitetty. Huomaa, että viite on negatiivinen ), joka tulee oikealle. Se on jaettu VR1: een ja puskuroitu U1B: n kautta.

Nyt U1A pyrkii pitämään jännitteen tuloissaan tasaisena, koska lähtö on kytketty takaisin negatiiviseen tuloon (diodin kautta).
Tämä tarkoittaa, että jännite U1: n nastassa 2 pidetään hyvin, hyvin lähellä 0 V: ta. Mikään * virta ei kuitenkaan voi virrata sisään tai ulos op-amp-tulosta (ne ovat suuria impedansseja), eikä virta voi virrata C1: n läpi, joten pohjimmiltaan ainoa polku virralle virtaa op-amp: n negatiiviseen summaussolmuun U1A on diodin läpi.

Siksi R6: n läpi virtaava virta on yhtä suuri kuin ** diodin läpi virtaava virta. Koska tiedämme nastan jännitteen (toiminnallisesti se on 0 V), voimme helposti laskea diodivirran, koska tiedämme jännitteen TPC: ssä ja R6: n vastuksen.

C1 vähentää silmukan kaistanleveyttä Pidä piiri vakaana. Voit pienentää sen arvoa kokeellisesti, kunnes piiri värähtelee, jos tarvitset paljon kaistanleveyttä, mutta se ei ole todennäköistä lämpösovelluksessa.

R10 on vain suojaamassa op-vahvistinta, jos jotain tyhmää kuten lähtöjohtimien oikosulku.

Huomaa, että tarvitset melko kunnollisen negatiivisen jännitteen ohjearvon, koska negatiivisen jännitteen vertailu johtaa suoraan bias-virtasi aiheuttaen virheellisiä mittauksia.

Sinun tulisi käyttää myös kohtuullisen matalaa tempovastusta R6: lle (vähintään metallikalvo).

Todellisissa sovelluksissa olen juuri juuttunut tarkkuusampeerimittari D1: n sijasta ja viritti potin saadakseni haluamani virran sen sijaan, että vaivautuisit laskemaan sitä matematiikasta, mutta kumpikin lähestymistapa toimi.

Käytä myös kunnollista, matalaa offset & matala esijännite nykyinen vahvistin. Analogiset laitteet tekevät paljon hienoja osia.

* teknisesti erittäin pieni virta virtaa kaikkien todellisten op-vahvistimien sisäänmenoihin tai niistä ulos. Jos käytät modernia, vähän esijännitettä käyttävää op-amp-vahvistinta, se on tarpeeksi pieni, joten jätämme sen huomiotta tässä.

** Katso yllä oleva huomautus op-amp-tulojen biasvirroista.

Tavanomainen tapa mitata erittäin alhaisia ​​tai korkeita lämpötiloja on käyttää termopareja. Ne voidaan ajaa kaukana kohtuullisen matkan päässä termopariliitännän sijainnista.

Sinun on huolehdittava ilmastointipiiristä, jota tarvitaan johtojen jännitteen muuntamiseen Arduinon sovittamaan muotoon. Yksi tapa kokeilla tätä lähestymistapaa on käyttää Adafruitin lämpöparin irrotuskorttia. Tämä pieni kortti voisi muodostaa yhteyden Arduioon SPI-yhteyden kautta sisäisellä ohjauspiirillä. Tukeakseen monia näistä taulukoista, voit valita taulun, jonka kanssa puhut SPI: llä, käyttämällä joitain ulkoisia siirtorekistereitä, jotka tukevat suuremman numeron valitsemista.

Yksi vaihtoehto, jota kannattaa harkita, jos lämpötilaa mittaavien diodien käyttö tai edullisen NPN-transistorin Vbe-liitos näyttää sinulle houkuttelevalta, on tarkastella sirua, kuten ADT7476, valmistaja On Semiconductor. Tämä laite mahdollistaa kahden etädiodianturin kytkemisen ja muuntaa lämpötila-arvon digitaalisiksi arvoiksi sisäisissä rekistereissä. Rekisteriarvojen lukumäärä tietolomakkeelta näyttää siltä, ​​että jos se voisi laajentua alaspäin sinulle kiinnostavaan alueeseen, jos IC-paketti ei ole niin kylmä.

Osassa on kätevä I2C-käyttöliittymä väyläpuolella.

Nämä osat ovat kohtuuhintaisia ​​ja ostettavissa Mouser Electronicsista.

Jos päätit kokeilla tätä lähestymistapaa, suosittelen, että laitat kaukosäätimen diodit pakastimeen ja liität ne 2-johtimella kierrettyyn pariin GND-liitetyn, kalvolla suojatun kaapelin kautta. Kaapelit liittyisivät takaisin pala lämpimään huoneelektroniikkaan, joka sinun olisi rakennettava ja joka sisältäisi tarvitsemasi ADT7476: n määrän ja Arduinon liitännät.

UPDATE: Olemme käyneet tällä K-tyyppisellä lämpöparilla, vaikka se ei olisikaan optimaalinen alue.Kokeilimme J-tyyppiä, jonka pitäisi toimia näissä lämpötiloissa paremmin, mutta emme saaneet vahvistinkorttia antamaan asianmukaista kalibrointia.Edelleen palanut projekti.Saatamme myös haluta löytää pariliitetyn T-tyypin, kuten @Mark suositteli.

Yritin ruukuttaa lämpöparin Sugrulla ja upottaa magneetin sen kiinnittämiseksi jääkaappiin.Tämä toimi melko hyvin ja antoi anturille lämpöinertiaa.

Pitkällä aikavälillä testauksessamme punottu termopari sai kosteusvaurioita ja holkki kului.Lisäksi se näytti aiheuttavan vuotoja ja tiivistymistä ovitiivisteen ohi, joten meidän on löydettävä läpivientisatama.