Consideraciones sobre el termopar multiplexado

Question

Tengo un proyecto paralelo para leer las temperaturas de 4 termopares (tipo K, alrededor de 500F para el registrador de datos de la tostadora de café), y ninguna experiencia analógica previa a estos niveles.

He identificado dos posibles soluciones, pero me gustaría escuchar comentarios / sugerencias / alternativas.

El primer método sería alimentar los cuatro termopares a través de un mux analógico (digamos HEF4052 aunque no he investigado mucho sobre esto- es encontrar un mux para señales uV de baja frecuencia), y luego a un típico IC de termopar ( MAX6675 ).

El segundo método sería alimentar los termopares en un ADC diferencial de 4 canales, probablemente con un PGA integrado ( AD7708 ). Luego tener un sensor de temperatura on-PCB para manejar la compensación de la unión fría. Otra opción sería un mux analógico a un ADC de un solo canal, etc.

¿Existen ventajas de un enfoque sobre el otro? Parece que la primera tendría menos componentes y sería un poco más fiable, aunque un poco más cara que la segunda opción.

También he visto circuitos que utilizan un filtro RC en ambas líneas de termopar, ¿merece la pena? ¿Qué tipo de TC valdría para este tipo de señales? ¿Algo para bloquear 50/60Hz? ¿Sólo para una instalación específica?

Mi principal preocupación es que es la primera vez que trabajo con señales medidas en uV, así que no estoy seguro de lo que es y no es importante (más allá de lo básico como mantener separados lo digital y lo analógico).

EDITAR : Una pregunta más para el enfoque del ADC: ¿es importante medir las señales de forma diferencial, o se podría unir el extremo inferior de los 4 pares térmicos a tierra, y luego medirlo de forma unitaria? ADS1118 parece que tiene mucho de lo que se quiere, pero sólo es de dos canales diferenciales (y la hoja de datos muestra las mediciones diferenciales en eso). Más claramente: ¿cuál es la ventaja de hacer mediciones diferenciales frente a las de un solo canal con un extremo conectado a tierra? ¿Sólo el aislamiento del resto del sistema?

Answer 1

Si fuera mi diseño, utilizaría el AD7708 y un sensor de temperatura independiente en la PCB para la compensación del punto de hielo.

Dado que 50/60Hz es una señal de modo común en ambas líneas de TC, se cancela mediante un amplificador diferencial (en el extremo frontal o en el A/D integrado). Los filtros RC reducen el ruido de alta frecuencia, que puede ser rectificado por el amplificador, lo que provocaría un desplazamiento en la lectura del TC. Dependiendo de la cantidad de ruido en su entorno, esto puede o no ser un problema.

El enfoque con un mux externo es viable para. Comprueba que el mux no inyecta demasiado ruido. Un relé mecánico sería un mux de muy bajo ruido.

edit: Sobre los termopares flotantes frente a los cables comunes.
La topología con un cable común de TC podría funcionar. Pero hay advertencias. Los diferentes TCs pueden tener un potencial ligeramente diferente (modo común). Si hay un cable compartido, puede fluir una corriente a través de él, lo que puede sesgar la lectura. Si los termopares están repartidos espacialmente, pueden tener ruidos diferentes. Los ruidos se sumarán en el cable común, pero aparecerán por separado en los cables separados. La cancelación del ruido de 50/60Hz no sería tan buena.

actualizar: Puesto relacionado sobre los termopares flotantes frente a los conectados a tierra.

Answer 2

Si esto es para un sistema único, podrías hacer algo peor que usar un MAX6675 por termopar. Si bien esto sería demasiado caro para una serie de producción, para un sistema y el precio de un par más de estos, se ahorrará un montón de ingeniería. La amplificación, la compensación y el A/D ya se habrán hecho por ti. Un comentario sobre esta página sugiere que se puede hacer un bus de las líneas de reloj y de datos y sólo se necesita un chip-select por dispositivo. No hay nada más sencillo que eso.