Двухканальный усилитель термопар для паяльной станции

[gary2007]

Прошу высказать мнения, конструктивную критику по поводу приведенной схемы (прикрепил в аттаче).
Схема двухканального (паяльник, фен) усилителя термопар, на двух ОУ MCP6001, с компенсацией температуры холодного спая, построенная аналогично схеме из даташита от AD для AD8551 (картинка кликабельна).


ОУ MCP6001T чуть ли на порядок дешевле ОУ от аналоговых девиц - зачем платить больше?
Отсутствие по сравнению с оригинальной схемой образцового источника напряжения естественно ухудшит параметры, но никто не мешает его туда вставить.
И вопрос, по схеме из аттача - нужно ли там придерживаться таких точных номиналов резисторов 53,6 Ом и 2,74 кОм?
Почему не взять их из стандартного ряда 56 и 2,7к и настроить температуру холодного спая при помощи R12 (R19).

Прикрепил для порядка архив этой же схемы в splan70

ps
Ваши варианты подобных схем тоже приветствуются.

[jump]

чуть ли на порядок дешевле ОУ от аналоговых девиц - зачем платить больше?

маленькая ложка дерьма - сравнивали дрейф у обоих ОУ? но все определяет точность в проекте...

[gary2007]

Дрейф смотрел - несравним, но ведь в общем то комнатные условия работы станции.

[kreking]

Журнал "Схемотехника" "Прецизионный аналоговый терморегулятор"

[Yurkin2014]

1. То, что у MCP6001 сдвиг нуля в тыщу раз больше, чем у AD8551 - хрен с ним, скомпенсируется подстроечниками R12, R19. Главное - дрейф нуля 2мкВ/град. То есть при комнатной температуре от жаркого летнего дня +35С до холодного зимнего вечера +15С показания уплывут только на 1град, что не есть страшно для паяльной станции.
2. Зачем нужен делитель R3, R2?
3. Использование +5В для компенсации смещения: каждый 1% нестабильности +5В даст 1градус изменения показаний. Только разве что использовать те же +5В для опоры АЦП.
4. Если хотите 10мВ/град на выходе усилителя, то суммы R5 + R6 не хватит для коэффициента усиления.
5. Заменить 2.74к и 53.6 стандартным рядом вполне возможно.
6. В качестве R12, R19 надо использовать многооборотные подстроечники, т.к. придётся отлавливать микровольты на входе.
Я так думаю.

[mikaleus]

Неправильно думаете.
Для компенсации холодного спая в схеме ТС установлен диод, имеющий вполне определённый температурный коэффициент напряжения (ТКН). У термопары свой ТКН. Холодный спай должен компенсироваться точно. Допуск резисторов должен быть лучше 0,5%, ТКС тоже лучше 50 ppm. А такие резисторы обычно имеют ряд Е96.
У ТС с одного диода подавать на две термопары напряжения нельзя - сделайте делитель и диод для каждой термопары. Далее, резистор R1 должен быть не 3,9 кОм, а всё-таки 10,7 кОм - этот резистор задаёт ток через диод, а это, в свою очередь, определяет рабочую точку на ВАХ диода и, соответственно, задаёт ТКН.
Далее offset voltage вместо 1 мкВ у микрочиповсокого ОУ аж 4,5 мВ. Проблема не в том, что его можно первоначально выкрутить, а в том, что через некоторое время дрейф может изменить напряжение на выходе. Т.е. используя даже качественные резисторы, используя микрочиповский ОУ получаем погрешность 20 градусов (вместо обещанных 0,02).
Далее в оригинале статьи используются точные резисторы для получения коэффициента преобразования 10 мВ/градус (с диапазоном 500 градусов) или 5 мВ/градус (с диапазоном 1000 гадусов). При этом используются резисторы с малым ТКС.
Т.е. при установке резисторов с большой начальной погрешностью, можно получить погрешность измерения температуры...
Короче говоря: если желаете измерять, тогда нужны точные резисторы и т.д. Если точность не важна, то и всё остальное.... не важно.

[Yurkin2014]

О, дискуссия !

Холодный спай должен компенсироваться точно. Допуск резисторов должен быть лучше 0,5%, ТКС тоже лучше 50 ppm.

10,7 кОм - этот резистор задаёт ток через диод, а это, в свою очередь, определяет рабочую точку на ВАХ диода и, соответственно, задаёт ТКН.

Ага, осталось только найти тот самый диод, который использовали в Analog Devices.

Да бросьте Вы страху нагонять! Вот, к примеру, заменили резисторы на 2.7кОм и 56Ом, изменение 5%. Ну, и что имеем? Изменение комнатной температуры зима-лето 20С. ТКН диода 2мВ на градус. То есть напряжение на диоде изменится на 40мВ. На сколько же мы наврём при замене резисторов? Легко подсчитать, что ошибка компенсации холодного спая составит 40мкВ, то есть 1 градус недокомпенсируем.
Да плевать, можно ставить грубые резисторы и забыть про 0.5% и 50ppm.

[gary2007]

2. Зачем нужен делитель R3, R2?

Этот делитель пока под вопросом.

Короче говоря: если желаете измерять, тогда нужны точные резисторы и т.д. Если точность не важна, то и всё остальное.... не важно.

С этим спорить не буду, все так.
Единственный момент поясните, почему нельзя использовать один диод для обоих каналов? Ведь для сопротивления 53,6 Ом которое является нагрузкой для источника напряжения компенсации спая мало повлияет входной ток ОУ. И будет там один вход или два - входное сопротивление ОУ на несколько порядков больше или нет?

[Yurkin2014]

почему нельзя использовать один диод для обоих каналов?

Если хотите точность 0.02С, то придётся ставить 2 диода. Т.к. диод должен отслеживать температуру точки соединения и физически быть как можно ближе к месту соединения кабеля с прибором. У Вас два кабеля, значит - два входа, имеющие разную температуру из-за температурного градиента.

[mikaleus]

Диод 1N4148 - этим всё сказано. Технология производства этого (да и подобных типов диодов) определяет ВАХ, зависимости ТКН от тока через переход.

Делитель 2,74кОм к 53,6Ом (параллельно подключено последовательное сопротивление 5,62 кОм + 435 Ом входное сопротивление усилителя в анальных девках) приводит ТКН диода к ТКН термопары, т.е. образуют делитель 2,2 мВ/град к 40,8 мкВ/град (для диапазона 250-260 град).

Почему такое низкое сопротивление? Для уменьшения собственных тепловых шумов. Возможно следовало бы использовать и более высокоомные резисторы, но с нормированным значением токового шума.