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components T SENSOR
62 - ELETTRONICA OGGI 448 - SETTEMBRE 2015
Convertitore di precisione T/ bit:
un aiuto concreto nelle misure
con sensori di temperatura
Sebbene la temperatura sia una
grandezza fondamentale nelle nos-
tre vite, è difficile misurarla con
precisione. Prima dell’era della moderna
elettronica, Galileo inventò un termometro
rudimentale in grado di rilevare variazi-
oni di temperatura. Duecento anni dopo,
Seebeck scoprì la termocoppia, un dis-
positivo in grado di generare una tensione
in funzione dei gradienti di temperatura
presenti in metalli diversi. Oggi, sia le ter-
mocoppie sia i dispositivi la cui resistenza
varia in funzione della temperatura (ter-
moresistenze [RTD] e termistori) nonché
dispositivi a semiconduttore (diodi) ven-
gono normalmente impiegati per eseguire
misure elettriche di temperatura. Sebbene
i metodi di misura della temperatura tramite questi dispositivi
siano ben noti, non è semplice eseguire tali misure con precisio-
ne maggiore di 0,5 °C o 0,1 °C (Fig. 1).
La digitalizzazione dei segnali di questi sensori base richiede
competenze nella progettazione di circuiti analogici e digitali oltre
che nello sviluppo di firmware. LTC2983 riunisce queste compe-
tenze in un solo circuito integrato e risolve ciascuno dei problemi
unici risultanti dall’uso di termocoppie, RTD, termistori e diodi.
Combina tutti i circuiti analogici necessari per ciascun tipo di
sensore con algoritmi di misura della temperatura e dati di linear-
izzazione per misurare direttamente il segnale di ciascun sensore
e mostrare il risultato in gradi Celsius.
Panoramica sulle termocoppie
Una termocoppia genera una tensione in funzione della differenza
di temperatura fra un’estremità (temperatura della termocoppia)
e la connessione elettrica alla scheda di circuiti (temperatura del-
la giunzione fredda). Per determinare la
temperatura della termocoppia, è neces-
saria una misura precisa della tempera-
tura della giunzione fredda, nota come
‘compensazione della giunzione fredda’.
La temperatura della giunzione fredda
solitamente viene determinata inserendo
un sensore di temperatura separato (non
una termocoppia) in corrispondenza del-
la giunzione fredda. LTC2983 permette di
usare diodi, RTD e termistori come sen-
sori della giunzione fredda. Per converti-
re l’uscita di tensione della termocoppia
in un valore di temperatura, occorre ri-
solvere un’equazione polinomiale di or-
dine elevato (fino al 14 °), servendosi di
tabelle o funzioni matematiche, sia per la
tensione misurata sia per la temperatura della giunzione fredda.
In LTC2983 sono incorporati sia queste equazioni polinomiali per
tutte e otto le termocoppie standard (J, K, N, E, R, S, T e B) sia dati
di una tabella programmata dall’utente nel caso di termocoppie
personalizzate. LTC2983 misura simultaneamente l’uscita della
termocoppia e la temperatura della giunzione fredda, ed esegue
tutti i calcoli necessari per convertire la temperatura della termo-
coppia in gradi Celsius.
Aspetti importanti nell’uso delle termocoppie
La tensione di uscita generata da una termocoppia è piccola
(<100 mV a fondo scala) (Fig. 2) e quindi l’offset e il rumore del
convertitore A/D che la misura devono essere bassi; inoltre, si
tratta di una lettura di tensione assoluta, che richiede una tensio-
ne di riferimento precisa/a bassa deriva. LTC2983 è dotato di un
convertitore A/D delta sigma a 24 bit calibrato con offset regolato
continuamente, a basso rumore (offset e rumore <1 µV) con un
Michael Mayes
Design section head
Mixed Signal Products
LTC2983 è un innovativo sistema di misura
della temperatura dalle prestazioni elevate in
grado di digitalizzare direttamente il segnale
di termocoppie, RTD, termistori e diodi con
precisione da laboratorio
Fig. 1 – Precisione della temperatura misurata con
LTC2983