Термопара и длинный провод.

[Aether]

Доброго вечера.

Обдумываю вот какую тему: есть термопара (ТХА), и от неё к усилителю будет идти довольно длинный провод - примерно 20-25 м. Усилитель предполагается использовать типа ОУ с входом на полевых транзисторах, опасаюсь наводок. Что лучше предпринять? Засунуть в металлическую заземлённую трубу? Или же применить какое-нибудь хитрое заземление через ёмкость? Или ещё есть варианты?

[Finch]

Как один из вариантов коаксильный кабель.

[Aether]

Как один из вариантов коаксильный кабель.

Тонкий он, если речь об обычном бытовом антенном, и температуру у "холодного спая" придётся измерять не у прибора, а в месте перехода на медь. Как выглядит термопара: два провода, один хромель, другой алюмель, оба сечением 1 мм². Для изолирования они вставлены в керамические цилиндры наружного диаметра где-то 7 мм и длиной в 10 мм с двумя продольными отверстиями под жилы.

[Sla]

максимально приблизить съем  и цифрой отдавать..

[RXL]

Витая пара в экране, экран на землю в одном месте - на входе в усилитель. Соотв. дифференциальный усилитель. Вторым каскадом добавить фильтр НЧ. Как-то так.

[Ochkarik]

RXL, Рома правильно говорит.
вынести ОУ ближе к термопаре никакой возможности? у ТХА кажется пишут 40мкв/градус.  может и навестись что нибудь похожего порядка. диапазон и точность большая нужна?

[Aether]

Работа вот начнётся, посмотрю всё ещё своими глазами и на свежую голову. Собственно, её ставят из-за верхнего предела температуры, а не для супер точности. Суть в том, что при температуре в печи выше 600 С теплообмен начинает происходить  всё больше излучением, поэтому для точности при гомогенизации (1000-1100С), чтобы не допустить пережога, крепить нужно термопару в специальное технологическое отверстие в детали, отсюда начинает расти запас по длине. Плюс нужно расстояние, чтобы проволока остывала плавно до "холодного спая". Ну и размещение стойки.

Точность фактически нужна порядка 1 С, но для регулирования лучше больше, то есть ориентироваться стоит на 10 мкВ. Понятное дело, что внутри ОУ есть некая защита, но также стоит, возможно, подумать о страховке. Есть конечно и готовые решения типа "Термодат" http://termodat.ru, но нужно извести запасы, плюс приобрести опыт.

[Ochkarik]

получается, что витой пары не получается? даже не представляю как вообще планируется провода конструктивно выполнять при таких температурах. или на проводах меньше? в любом случае - витой пары скорее не получится, экран может быть в виде трубочки сделать но конструктивно хлопотно будет...
ФНЧ на входе в любом случае не повредит, или в обратной связи.  А может,  опытным путем будет проще посмотреть разброс значений, и в зависимости от - думать дальше

[Aether]

даже не представляю как вообще планируется провода конструктивно выполнять при таких температурах. или на проводах меньше?

Я уже говорил про керамические бусы:

в них прокладывается проволока.

[RXL]

Где менее 100 С можно и витой парой. На том же сайте termodat есть удлинительный провод, выдерживающий до: 175-250 C.
Что касается экрана. Предположу, что можно в стальной трубе пустить. Для участка менее 500 C можно по изолятору алюминиевой фольгой обернуть. Изолировать асбестом (не в курсе, есть ли что-то менее вредное, но схожее по качеству). Возможно есть уже готовые решения.

[RXL]

Aether, а нельзя ли мерить дистанционно, по излучению?

[Aether]

Где менее 100 С можно и витой парой.

Тут фишка вот какая: термопара не способна измерять абсолютную температуру, она измеряет разность температур между "горячим" и "холодным" спаями. Соответственно, у "холодного" спая (ХС) температуру измеряют, например, термистором, а абсолютную температуру определяют суммой значений с термистора и термопары. Если выпуск из печи сделать менее метра, то температура ХС может прыгать от, условно, 18 С до 50 С, и для обеспечения точности туда придётся ставить термистор. Но от проблем это не избавит, на предполагаемые изделия будут крепиться до 8 термопар, чтобы регулировать обогрев зонами, и добиваться очень равномерного температурного поля. Избыток длины термопары будут либо бросать на короб, либо сматывать в бухту - не знаю что хуже, но думаю, что лучше в бухту. К стойке, понятное дело, надо пускать металлический заземлённый короб. Вообще, мне понравилась идея сделать ФНЧ после ОУ, просто ток термопары очень мал, и даже ёмкость вблизи 1 мкФ он будет насыщать долго, в общем, это уже не оперативно получится. Тем не менее, ещё вопрос: хватит ли диодной защиты внутри чипа или во входной цепи что-нибудь ещё предусмотреть?

Дистанционное измерение дорогое, не точное. Если интегрировать его стационарно, то нужно ещё и охлаждение организовывать. А вообще, я с термографами встречался всего пару раз в жизни, когда нужно было сопровождать энергетиков в связи с проверкой электрических сетей на предприятии.

[Ochkarik]

Пишут, что внутреннее сопротивление термопары достаточно маленькое, и мол это их плюс. Кто то 0.2 ома намерял на ТХК-0193-03
так что емкость на линии почти не должна влиять на измерения.
при таком внутреннем сопротивлении  - там может и не наведется ничего.
печка электрическая? - тогда добавить фильтр от 50/100Гц. и подальше от магнитных полей нагревательного элемента.

конструктивно у термопары корпус изолирован от выводов?
ага, вижу выпускают оба варианта...
тогда скорее в трубку и на керамическх изоляторах, дифом сколько нужно. но опять же, если есть возможность проще провести опыт на простом длинном кабеле прежде чем пихать датчик в печку. по факту можно будет уже про экран думать.

отдельно подумать о том, куда получится заземлен корпус датчика, а куда получится заземлен измерительный стенд.

[Aether]

Кто то 0.2 ома намерял на ТХК-0193-03

Удельное сопротивление:
меди 0,018 Ом*мм²/м
хромели 0,680 Ом*мм²/м
алюмели 0,330 Ом*мм²/м
l = 20 м; S = 1 мм²
Rхр = 13,6 Ом
Rал = 6.6 Ом
Rобщ = 20,2 Ом плюс какое-то переходное сопротивление в месте спая, но им вероятно можно пренебречь. Правильно мыслю?
tau = RC = 20,2 Ом * 1 мкФ... В общем, да, Вы похоже правы.

печка электрическая?

Да, печь сопротивления.

конструктивно у термопары корпус изолирован от выводов?

От каких выводов? Силовой части печи? Конечно, блок управления печью в отдельном металлическом ящике, вся проводка идёт в металлических коробах.

если есть возможность проще провести опыт на простом длинном кабеле прежде чем пихать датчик в печку.

Понятное дело, просто пока идут априорные думы.

отдельно подумать о том, куда получится заземлен корпус датчика, а куда получится заземлен измерительный стенд.

Цех имеет свой контур заземления, а вот заземлена ли нейтраль? Думаю, да, но это нужно уточнить.

[Ochkarik]

По сопротивлению - "почти" правильно.
Про сопротивление кабеля я как-то забыл подумать, поэтому я говорил говорил о эквивалентном внутреннем сопротивлении источника напряжения, который представляет из себя сама термопара как преобразователь тепловой энергии в электрическую. Думаю это как-то иначе считать надо.  
 (измерять можно примерно )
В вашем случае к нему последовательно добавится насчитанные вами 20 ом которые на проводе  набегают и если сопротивление источника будет значительно меньше, то определяющим будет - потери в проводе.

про заземление - надо проверить не образуется ли замкнутого земляной контура из экрана для этой пары и контуров заземления приборов. Потому что иначе по экрану может начать протекать токи утечки, на такой контур с большой площадью может навестись магнитное поле и токи от него....
Короче, по экрану не должен протекать ток. отсюда упомянутое выше требование землить экран с одной стороны. Возможно вам необходимо будет это продумать в силу конструктива.

[Aether]

... поэтому я говорил говорил о эквивалентном внутреннем сопротивлении источника напряжения, ...

Так-то да, имеет смысл снять характеристику под разной нагрузкой. Тем не менее, как я понимаю физику, энергию генерирует не сам спай, а проводник, по длине которого нужно интегрировать какую-то функцию, зависящую от распределения по нему градиента температуры и вида его материала. Если бы кольцевой проводник был сделан из одного материала, то сумма (интеграл) градиентов температурного поля была бы равна нулю, как и наблюдается. В общем, хочу сказать, что внутреннее сопротивление источника должно быть зависимо от конструктивного исполнения термопары, и включать в себя значительную долю сопротивления самого проводника. У них получилось 0,2 Ом, а у меня 20 Ом, но их термопара где-то 0,5 м, значит моё значение, пересчитанное на их длину должно составлять 20 * 0,5 / 20 = 0,5 Ом. Возможно, их проводник толще, и составляет, к примеру, 2 мм², тогда ожидаемое сопротивление 0,25 Ом плюс или минус погрешность измерения.

[Ochkarik]

пардон, мои представления о термопаре были неверны, почитал википедию о термопаре.
возможно вы правы, хотя сомнения у меня остаются. в любом случае величина не сильно большая должна получится.