Amplificador operacional de termopar - Arduino

En primer lugar, sé que esta no es la mejor manera de hacerlo, más aún porque estoy usando el LM358. No quiero resultados extraordinarios.

Ahora, en el asunto del problema. Adjunto el circuito. La única diferencia es que monté el condensador de 100 nF justo en la entrada + y GND del amplificador operacional.

El problema es que no obtengo nada como resultado y si quito el CAP obtengo una lectura, pero solo por unos milisegundos, luego vuelve a cero. ¿Qué puedo hacer?

ingrese la descripción de la imagen aquí

El código es básicamente este, donde la función mostrar () es una función para mostrar el número en una pantalla de segmento LED de tres dígitos.

 Input = analogRead(0);
 Input = map(Input, 0, 450, 25, 350);
 show(Input);

Respuestas (3)

Tiene una probabilidad de 50:50 de tener un amplificador operacional con un Vos negativo, por lo que es posible que tenga que calentarse bastante antes de que vea un cambio, pero un soldador es más caliente que eso.

Sospecho que es posible que haya conectado el termopar al revés (el rojo suele ser negativo en América del Norte), en cuyo caso el amplificador operacional permanecería saturado en el riel inferior.

Para evitar el primer problema, conecta el lado negativo del termopar a un divisor de voltaje que te dé un par de mV. Algo así como 10 ohmios/20K a +5.

No podría haber conectado el termopar al revés porque uso un soldador con un conector, y el negativo está conectado a la tierra principal y el otro cable a la entrada no inversora.
Intentaré usar el método de voltaje compensado, pero como último recurso. Tengo una PCB ya hecha y montada en una caja impresa en 3D, será muy complicado instalarla.
Bueno, ¿mediste el voltaje de entrada en la entrada no inversora? Incluso en un rango de 200 mV, que tienen la mayoría de los medidores baratos, debería poder saber qué está pasando. Diría que 10K es demasiado alto para una buena precisión, pero eso no sucederá de todos modos.
Creo que intentaré encontrar un OP27 para empezar, si no lo hago, comenzaré a medir todos los voltajes y comenzaré desde allí. Y muchas gracias por tu ayuda.
Umm... un OP27 en realidad será peor que un LM358 en ese circuito.
¿No lo hacen mejor los Vos muy bajos?
No hay posibilidad de que funcione en absoluto: el rango de modo común de entrada, la oscilación de salida y el voltaje de suministro mínimo son inadecuados.
PD: también es un pinout diferente, si eso importa, siendo uno único frente a uno dual.
Sí, olvidé por completo que el LM358 es dual. De todos modos, hice algunas mediciones y obtuve resultados realmente extraños. Con el pin flotando (el lado + del termopar no está conectado) obtengo alrededor de 10-20 mV en la entrada del amplificador operacional. Cuando conecto el termopar, obtengo alrededor de -30 mV en la entrada no inversora. Si solo mido el termopar desconectado, obtengo aproximadamente 10 mV, lo cual es correcto.
Acabo de comprobar este circuito aparte de todo el esquema y funciona bien. ¿Es posible que un SMPS introduzca ruido en el amplificador operacional? Tengo la salida del SMPS regulada a través de un LM7805, pero la tierra también está conectada a la red eléctrica.
Ciertamente posible: es necesario tener un cuidado razonable con los motivos de smps
Acabo de probar el circuito con y sin MCU (ATMEGA8). Funciona cuando elimino el ATMEGA8. Incluso corté el rastro entre la salida del amplificador operacional y el pin ADC y todavía obtengo un ruido de -30 mV.
Bueno, ciertamente tiene corrientes (relativamente) enormes que fluyen a través del pin de tierra en la MCU si está manejando pantallas LED, es necesario tener un cuidado razonable con la forma en que fluyen esas corrientes.
Creo que acabo de encontrar el problema. El circuito funciona bien si elimino la MCU. Creo que el problema es que la salida es PWM y eso está introduciendo ruido. ¿Alguna idea de cómo eliminar esto? ¿Solo agregar un capacitor de 100nF al suministro del amplificador operacional resolvería el problema?
Probablemente no, probablemente sea un mal diseño.
¿Quiere decir que el amplificador operacional está demasiado cerca de la salida PWM?

Has entendido mal cómo funciona un termopar. Donde conectas el termopar a la placa de circuito impreso tiene una temperatura específica, llamémosla 20C. Entonces el termopar tendrá una salida referenciada a esa temperatura. Si el termopar está a la misma temperatura que el punto de referencia, la salida del termopar será 0. Con un tipo K, la diferencia de voltaje será de aproximadamente 41 uV/grados C, o aproximadamente 5 mV/grados C. Pruebe su configuración con el termopar a una temperatura mucho más alta, como ponerlo en agua hirviendo.

Además, su amplificador operacional es una muy mala elección. El LM358 tiene un voltaje de compensación en el peor de los casos de 5 mV, y el amplificador operacional no tiene forma de distinguirlo del voltaje del termopar. Entonces, en el peor de los casos, su termómetro podría necesitar 122 C en el termopar (122 x 41 uV = 5,002 mV) antes de que su salida se apague a cero.

Quizás me explique mal. La prueba se realiza con un soldador y su termopar incluido y está encendido y mantengo la prueba hasta que alcanza aproximadamente 200 - 220 (la temperatura en la que puedo derretir la soldadura). En este momento, la salida sigue siendo 0 (en la pantalla obtengo 25 grados debido a la función de mapa). Incluso con el pobre LM358, aún debería obtener una lectura a 200 grados centígrados).
Además, si desconecto el termopar y dejo que el pin ADC flote, obtengo un resultado de ruido tal vez como 600.

La forma en que describe la prueba del soldador ("Mantengo la prueba hasta que alcanza aproximadamente 200 - 220") y la lectura de ecualización me hace sospechar que no está obteniendo una buena lectura diferencial. NB: depende mucho del termopar utilizado. No especificó, pero asumo una sonda tipo K.

Si la unión fría no está estabilizada térmicamente, es posible que se permita que ambos extremos se calienten y se pierda cualquier diferencial. ¡La seguridad me impide sugerirle que simplemente ponga su dedo en el cruce supuestamente frío!

Puedo confirmar que es posible obtener una lectura "decente" de un Tipo K usando un LM358 a temperaturas superiores a 200 °C, porque casualmente probé exactamente esto recientemente, y puedes ver todas mis notas en GitHub aquí .

Para aislar el problema, sugeriría:

  • deje el capacitor fuera hasta que tenga un circuito que funcione. Sólo está ahí para estabilizar la lectura.
  • asegúrese de que no sea simplemente un termopar al revés como sugirió Spehro
  • el circuito no muestra explícitamente el -ve del termopar conectado a tierra. Comprueba que lo es.
  • pruebe el circuito del amplificador operacional con una entrada de voltaje en lugar del termopar para asegurarse de obtener la ganancia esperada para un voltaje Seebeck previsto
  • si tiene un osciloscopio o un medidor con capacidad para µV, utilícelo para probar el termopar (solo). Debería poder ver el diferencial de voltaje cuando repita la prueba de calentamiento

Tenga en cuenta dos diferencias en el circuito que utilicé:

  • no hay R5. Con un OpAmp "ideal", no debería hacer ninguna diferencia, pero puede estar absorbiendo valiosos µV dependiendo de qué tan bueno sea su LM358 en particular
  • la ganancia es 3 veces mayor
Hice algunas mediciones y obtuve resultados realmente extraños. Con el pin flotando (el lado + del termopar no está conectado) obtengo alrededor de 10-20 mV en la entrada del amplificador operacional. Cuando conecto el termopar, obtengo alrededor de -30 mV en la entrada no inversora. Si solo mido el termopar desconectado, obtengo aproximadamente 10 mV, lo cual es correcto.
las entradas flotantes son ... flotantes, por lo que no significan mucho ;-) Recuerde que el amplificador operacional intentará ecualizar las entradas ajustando la salida (solo). Intente medir la salida. Acabo de conectar un LM358P con 10mV en + y la configuración de amplificador no inversor de 120k/1k. La teoría dice 1.21V en la salida. Mido 1.10V. Si no puede reproducir eso, algo pasa con su amplificador operacional o cableado. Más allá de eso, solo tengo conjeturas salvajes, lo siento. Podría ayudar si aclara cómo está conectando ambos extremos del termopar y exactamente qué modelo es.
Creo que acabo de encontrar el problema. El circuito funciona bien si elimino la MCU. Creo que el problema es que la salida es PWM y eso está introduciendo ruido. ¿Alguna idea de cómo eliminar esto? ¿Solo agregar un capacitor de 100nF al suministro del amplificador operacional resolvería el problema?
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