PSOC-Tipp von Cypress Temperaturerfassung mit dem PSOC

Dieser Schaltungstipp zeigt eine Methode, wie mit einem PSoC-basierten Design, Messfehler bei der Temperaturmessung elimiert werden.

Anbieter zum Thema

Metrofunk Kabel-Union GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

dataTec AG

Cypress Semiconductor GmbH

Die Temperatur ist die am häufigsten gemessene physikalische Größe, für die es eine Vielzahl von Messmethoden gibt, darunter Thermistoren und Thermoelemente. Für Thermistoren (Widerstandsthermometer) setzt man Werkstoffe mit hohem Temperaturkoeffizient ein. Temperaturänderungen bewirken dann eine große Widerstandsänderung und schaffen damit die Voraussetzungen für präzise Messungen.

Meist werden Thermistoren mit einem bekannten Widerstand zu einem Spannungsteiler kombiniert, dessen Mittelpunktspannung sich temperaturabhängig verändert und damit Rückschlüsse auf die Temperatur ermöglicht. Es gibt zwei Möglichkeiten, den Thermistor-Widerstand und damit die Temperatur zu berechnen, nämlich die Steinhart-Hart-Gleichung und die Verwendung einer Wertetabelle. Die letztere Variante entlastet die CPU von den Berechnungsaufgaben der Steinhart-Hart-Gleichung.

Skalenfaktor- und Offsetfehler sowie der Referenzwiderstand haben Einfluss auf die Genauigkeit eines solchen Systems, jedoch können diese Fehler durch das interne Multiplex-System eines PSoC eliminiert werden (Genaueres enthält die Applikationsschrift AN2017). Die Funktion von Thermoelementen beruht auf dem thermoelektrischen Effekt (Seebeck-Effekt), wonach an einem Leiter mit einem Temperaturgefälle eine elektrische Spannung entsteht. Thermoelemente werden stets aus zwei verschiedenen Leitern mit deutlich verschiedenen Temperaturkoeffizienten hergestellt, sodass an ihnen mit veränderlicher Temperatur unterschiedliche Spannungen entstehen.

Aus ΔV kann daher auf die Temperatur geschlossen werden (Grafik). Die Applikationsschrift AN2226 beschreibt ein PSoC-basiertes Design, mit dem sich die verschiedenen Fehler in einem solchen System verringern lassen. Jedes PSoC, das für den Anwender zugängliche analoge Blöcke enthält, kommt für diese Applikation in Frage. Die beschriebene Methode lässt sich abgesehen von Thermoelementen auch für andere Applikationen nutzen.

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