Max 6675

Max 6675

MAX6675 este un convertor digital pentru termocupluri de tip K cu compensare jonctiunii reci, in gama 0°C pana la +1024°C.

Compensarea jonctiunii reci este esentiala pentru precizia masuratorilor, stiut fiind faptul ca insasi firele de conexiune dintre termocuplu si placa de masura se manifesta ca un termocuplu care genereaza tensiune, tensiune care, daca nu este preluata de sistem este generatoare de erori. Sistemul de compensare este inclus in capsula integratului din aceasta cauza el fiind intotdeauna montat in imediata apropiere a locului in care se conecteaza termocuplul. Acest convertor are posibilitatea de compensare a tensiunii de jonctiune si face direct conversia in date digitale. Convertorul anolog-digital are o precizie de 12 biti si asigura o precizie de 8 biti pentru temperaturi cuprinse in gama 0°C si +700°C. Este prevazut de producator cu o interfata serial de tip SPI cu trei fire cu care se poate conecta direct cu un microcontroler sau o placa de achizitii de date.

In figura de mai jos este data schema interna a circuitului integrat MAX6675.

Dupa cum se poate observa MAX6675 include o schema de adaptare a semnalelor de intrare pentru compatibilizarea semnalului de la termocuplu cu intrarea amplificatorului de masura si pentru a reduce perturbatiile induse de firele de conexiune ale termocuplului. Inainte de a converti semnalul termocuplului in valoarea temperaturii echivalente este necesara compensarea diferentelor de temperatura dintre jonctiunea rece (mediul ambiant pentru MAX6675) si temperatura de referinta virtuala de 0°C .

Pentru termocuplurile de tip K rata de modificare a tensiunii de termocuplu este de 41μV/°C care se poate aproxima cu urmatoarea ecuatie liniara:

x(T_R-T_AMB)

lipirea la rece si C referinta virtuala. Pentru termocuplu de tip K, tensiunea se schimba de 41μV/C, care sa aproximeze cu caracteristica termocuplului in urmatoarea ecuatie liniara:

*(T_R-T_AMB)

unde:

V_out - tensiunea termoculului la iesire

T_R - temperatura la jonctiunea calda a termocuplului

T_AMB -    temperatura ambientului

Jonctiunea calda a termocuplului poate sesiza temperaturi intre 0°C si +1023.75°C , Jonctiunea rece care este si temperatura de ambient pentru locul unde este montat MAX6675 poate masura doar temperaturi cuprinse intre -20°C si +85°C .

Daca temperatura jonctiunii reci fluctueaza MAX6675 poate urmari cu precizie fluctuatiile jonctiunii calde datorita sistemului de corectie incorporat convertind temperatura ambientului in tensiune termoelectromotoare echivalenta si folosind-o pentru compensarea jonctiunii calde. Calculul temperaturii jonctiunii calde a termocuplului se face cu ajutorul ADC pe marimile de intrare livrate de masura temperaturii ambientului si a temperaturii jonctiunii calde a termocuplului minus temperatura ambientului.

Din acest motiv performantele optime sunt atinse atunci cand temperatura jonctiunii reci si a chipului MAX6675 sunt identice fara a depasi insa domeniul de temperatura impus de caracteristicile integratului. Conversia o face ADC cu cele doua marimi amintite mai sus si genereaza un rezultat de 12 biti la iesirea SO. O secventa unde toti bitii sunt 0 inseamna ca termocuplul masoara 0°C iar o secventa unde toti bitii sunt 1 inseamna ca termocuplul masoara +1023.75°C.

Semnificata bitilor este cea din figura de mai jos :

Datorita plasarii referintei in interiorul capsulei integratului tehnicile de montare sunt foarte importante pentru mentinerea masuratorilor in limita unor erori cat mai scazute.

Marimea acestor erori depinde de conductivitatea termica a capsulei integratului, de tehnica de montare si de efectele curentilor de aer din apropierea capsulei. Precizia sistemului convertor - termocuplului poate fii imbunatatita folosind urmatoarele precautii:

- folosind cel mai mare fir posibil care nu sunteaza zona de masurare;

- daca distanta dintre cutia de borne si sistemul de automatizare este mare se vor folosi cabluri de prelungire ( de compensare). Astfel se " transfera " jonctiunea de referinta de la cutia de borne intr-un loc din apropierea adaptorului sau chiar in adaptor daca distanta permite in acest scop;

- a se evita solicitarea mecanica si vibratiile asupra firelor din sistemul de masura;

- cand se folosesc fire lungi pentru termocuplu este bine sa se foloseasca fire rasucite in pereche pentru compensarea capacitatii parazite;

este recomandata evitarea socurilor termice pentru termocuplu doarece exista pericolul ca elementului ceramic de la termocuplu sa se deterioreze;

- sa se foloseasca firele de termocuplu intre limitele de temperatura ale termocuplului;

- folositi materiale de ecranare in medii ostile pentru a proteja firul termocuplului.

Intrarea primului amplificator din MAX6675 fiind un amplificator cu zgomot mic facut pentru a permite o sensibilitate inalta de intrare si firele termocuplului este bine sa se tina departe de sursele electrice generatoare de campuri parazite ce pot induce zgomot in aceste componente primare de masura.

O schema tipica de aplicatie data de producator este cea de mai jos.