projet banc de test pour capteurs de température

[invite86ffa844]

salut tout le monde,

j'ai comme projet la conception d'une carte de commande d'un banc de test pour capteurs de températures (thermocouples)
le projet consiste à réaliser un banc de test pour mesure de température et d’isolement de 2 types de thermocouples : simplexe(1 couple+masse) et duplexe(2 couples +masse)
le but est d'intégrer 2 appareils de mesure dans un banc de test qui permet, une fois les thermocouples branchés à leurs contre-fiches (une série de 8 thermocouples ) de sélectionner un thermocouple puis
de choisir un test à effectuer sur ce dernier (test en isolement et test de montée en température),
le test en isolement est réalisé avec l'appareil RL2200 de AOIP, l'appareil de test de température est le PJ6301 de AOIP aussi,

ma conception fut ainsi :

-la sélection du capteur sur lequel les tests vont être effectués sera avec des relais simples contacts.
-basculer entre test en isolement et test de montée en température avec des relais double inverseurs.
-basculer entre les 6 tests en isolement avec des combinaisons de relais simple inverseur.
-regrouper les commandes de tous les relais sur un clavier
-indiquer le test en cours avec des diodes LED



composants utilisés:

-PIC 16F877 (gérer les commandes du clavier)
-ULN2804 (servira à amplifier le courant à la sortie du PIC, afin de limiter l'encombrement de la carte, il remplace 8 x la montage de commande du relais (transisor en régime de commutation + 2 résistances)
-74C923 : l'encodeur clavier 20 touches
-decodeur 74LS42N (réduire le nombre de pin du pic àsollicités 10 --> 4+2)
-Max 232 (liaison avec le PC)

qu'en pensez vous , y a-t-il des points faibles ?
j'attend vos commentaires et vos critiques !!


pour mieux comprendre, voici le schéma de la carte au #2
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[invite86ffa844]

le lien précédant est invalide, voici le schéma à télécharger

[gienas]

Bonjour Voltron et tout le groupe

le lien précédant est invalide ...

J'avais remarqué. Je vais donc le supprimer, maintenant que ton synoptique est validé.

[invite86ffa844]

bonsoir,

après avoir simuler mon montage sur ISIS, je vais me lancer très prochainement dans l'application pratique et j'ai besoin de vos avis sur la conception !

faites moi signe si un point n'est pas assez clair.

mon problème maintenant c'est de trouver des relais adaptés à mon application !, j'avoue que je ne connais pas grande chose sur les relais , je ne sais même pas si un relais statique me conviendrait ou non ?

voici d'ailleurs le code C du PIC + synoptique mis à jour.

J'ai transformé le BMP zippé (pas commode à consulter) en jpg.
JPL, modérateur

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

1/ certainement pas un relais statique pour commuter les thermocouples. Même un relais ordinaire pose un problème de précision (on travaille dans le millivolt !)
2/ Un 2803 est plus adapté au PIC que le 2804

[invite86ffa844]

salut DAUDET78

1/ certainement pas un relais statique pour commuter les thermocouples. Même un relais ordinaire pose un problème de précision (on travaille dans le millivolt !)

c'est ce que je me disais aussi, au fait je prévois d'utiliser les relais classiques avec des socles (comme sur la figure), comme ca je pourrais relier les fils du thermocouple aux appareils de mesures sans qu'ils passent par les pistes de la carte pour que les courants qui y circulent ne subissent pas des changements !, qu'en penses tu ?

2/ Un 2803 est plus adapté au PIC que le 2804

on est d'accord !

[DAUDET78]

Je n'ai pas beaucoup d'expérience avec les thermocouples, mais je sais qu'il y a des tas de problème de couple thermoélectrique chaque fois que l'on fait un raccord sur les fils de liaison avec des métaux différents. Alors passer par un relais ??????
Tes thermocouples "simples", cela veut dire qu'il faut faire une compensation de soudure froide? Il y a un circuit en I²C qui fait tout ça

[invite86ffa844]

Je n'ai pas beaucoup d'expérience avec les thermocouples, mais je sais qu'il y a des tas de problème de couple thermoélectrique chaque fois que l'on fait un raccord sur les fils de liaison avec des métaux différents. Alors passer par un relais ??????
Tes thermocouples "simples", cela veut dire qu'il faut faire une compensation de soudure froide? Il y a un circuit en I²C qui fait tout ça

le test ne sera pas précis, il faut simplement voir la réponse du thrmocouple à l'échauffement de son point chaud (une montée en température sur l'appreil de mesure), donc je pense que même si je compense pas ,le test sera toujours valide.

dans le 2ème test (isolement), le thermocouple ne sera même pas chauffé, donc aucun courant ne passera dans ces fils.

[invite86ffa844]

cela veut dire qu'il faut faire une compensation de soudure froide? Il y a un circuit en I²C qui fait tout ça

il y a des circuits intégrés qui réalisent la fonction de compensation de soudure froide et d'amplification. comme le AD595 qui est adapté aux thermocouples de type K.

[DAUDET78]

Non c'est le MAX6675:
http://www.datasheetcatalog.com/data.../MAX6675.shtml

Bon, si c'est pour tester que ton thermocouple a encore une soudure aux bouts des pattes et n'est pas à la masse, tu peux mettre des relais !

[invite86ffa844]

salut,

j'ai testé le relais MY4 (24VDC) monté sur son socle (PYF-14A-N) avec un thermocouple et les deux appareils de mesure, le but du test était de vérifier que le relais au repos (ou actionné ) conduisait les signaux des fils du Thermocouple jusqu'au Mégohomètre RL2200 (respectivement le mesureur calibrateur PJ 6301),

au début, sans exciter la bobine du relais, je pouvais lire sur l'RL2200 la valeur de l'isolement entre couple et fil de masse exprimé en ohm !

en excitant le relais (les contacts basculent sur l'appareil de mesure de température), et en chauffant le point chaud du thermocouple, j'ai pu suivre l'évolution de la température sur le PJ 6301 (de la température ambiante jusqu'à 70°C par exemple en fonction du temps et de la puissance de chauffage !!

mais, lorseque j'ai voulu terminé ce test, j'ai désexcité le relais et j'ai arreté de chauffer le point chaud , la température du couple (qui est à l'origine une d.d.p ) a brusquement monté jusqu'à atteindre la valeur maximale mesurable (1372 °C ) par le PJ 6301 !! ,[ ceci a eu lieu même lorseque j'ai débranché les fils relié au RL2200, cad que j'ai basculé des fils dans le vide aux fils relié au PJ603 ]

comment expliquer ce phénomène ?


NB: le relais + socle sur la figure n'est pas le MY4 (24VDC), au fait ce dernier est à 4 contacts doubles!



merci d'avance.

[gienas]

Bonjour Voltron et tout le groupe

... comment expliquer ce phénomène ? ...

Je n'ai pas bien compris tes explications sur l'état initial, l'état final, et la vérification des éléments après le clash

Cependant, comme tu ne dis rien de la commande continue du relais, qui, au moment de la coupure, peut générer des arcs parfois destructeurs, s'il n'y a pas de protection: diode de roue libre et RC, on peut se poser des questions.

[invitedfc52f0a]

Hello all,
Commuter des thermocouple par des relais ne pose pas de problème particulier si ce n'est qu'il faut faire passer les 2 fils du thermocouples par 2 contacts du même relais. En effet, on crée une multitude de "soudures thermosensibles" entre les fils qui peuvent être en chromel, alumel ou autre et les métaux des contacts du relais. De cette manière les soudures crées sont toutes à la même températrure et ne perturbent pas la mesure.
C'est ce mode de commutation qui est utilisé dans des centrales d'acquisition de température par thermocouple.

[invite86ffa844]

Bonjour Voltron et tout le groupe

Je n'ai pas bien compris tes explications sur l'état initial, l'état final, et la vérification des éléments après le clash
.

salut gienas,

Etat initial (relais au repos) : les fils du thermocouple sont assemblés et connectés à RL2200 avec le fil de masse

Etat suivant (relais activé) : les fils du thermocouple sont connectés au PJ 6301 !

état final (relais au repos) : retour à l'état initial
----> montée exponentielle de la température (image d'une d.d.p) affichée sur le PJ 6301 !!!

j'espère que c'est plus claire maintenant

Cependant, comme tu ne dis rien de la commande continue du relais, qui, au moment de la coupure, peut générer des arcs parfois destructeurs, s'il n'y a pas de protection: diode de roue libre et RC, on peut se poser des questions.

la protection contre les surtensions est assuré par une DIODE de roue Libre présente au niveau de chaque sortie de l'ULN2803 !

[invite86ffa844]

Hello all,
Commuter des thermocouple par des relais ne pose pas de problème particulier si ce n'est qu'il faut faire passer les 2 fils du thermocouples par 2 contacts du même relais. En effet, on crée une multitude de "soudures thermosensibles" entre les fils qui peuvent être en chromel, alumel ou autre et les métaux des contacts du relais. De cette manière les soudures crées sont toutes à la même températrure et ne perturbent pas la mesure.
C'est ce mode de commutation qui est utilisé dans des centrales d'acquisition de température par thermocouple.

salut F4DXU,


comme tu dis, le faite qu'une ou deux jonctions soient crées au niveau du relais n'explique toujours pas la montée de la température alors que le thermocouple n'est ni chauffé ni même connecté !!!?

[invite86ffa844]

Hello,

any help ?

[gienas]

Bonsoir Voltron et tout le groupe

... état final (relais au repos) : retour à l'état initial
----> montée exponentielle de la température (image d'une d.d.p) affichée sur le PJ 6301 !!! ...

Hum!

Si j'interprète bien, le TC est déconnecté de l'instrument, à cet instant. Il se trouve donc en l'air. Je ne suis nullement surpris qu'il indique "n'importe quoi".

Comme il vient d'y avoir un "énorme" parasite au voisinage (courant qui continue à se maintenir dans la bobine du relais, au prix d'une inversion de tension), je vois une induction/couplage_capacitif/ou_les_deux capable de faire dire n'importe quoi au pyromètre.

Pour trouver le "responsable", je te suggère de "remplacer" (momentanément) les contacts du relais par un inverseur manuel. Tu provoques la même opération de commutation, sans, bien sûr, actionner la bobine (traitresse!). Cela devrait se "calmer".

Cependant, si ce que je pense est vrai, il est "interdit" de lire un instrument qui n'est pas connecté à sa sonde. Il faut donc "contourner" ce problème en faisant autrement, ou en apportant des correctifs:

1- antiparasitage RC de la bobine;

2- "charge" sur le TC à l'entrée du pyromètre, qui verrait 0V hors TC. Appelons pull-down cette résistance de charge.



Edit: en relisant ma réponse et en aprofondissant la tienne, je vois que tu avais remarqué que la sonde était débranchée

Si c'est bien un parasite le coupable, tu peux trafiquer momentanément le montage, pour tout laisser, sauf le TC. En actionnant le relais, tu verras le comportement du pyromètre, d'un coup de commande à l'autre. Ta conclusion devrait être vite faite, sachant que, le câblage étant strictement le même pour maintenir les antennes/capacités_parasites, le TC ne sera jamais branché au pyromètre qui devrait s'affoler.

[invite86ffa844]

Bonsoir Voltron et tout le groupe

Hum!

Si j'interprète bien, le TC est déconnecté de l'instrument, à cet instant. Il se trouve donc en l'air. Je ne suis nullement surpris qu'il indique "n'importe quoi".

Comme il vient d'y avoir un "énorme" parasite au voisinage (courant qui continue à se maintenir dans la bobine du relais, au prix d'une inversion de tension), je vois une induction/couplage_capacitif/ou_les_deux capable de faire dire n'importe quoi au pyromètre.

Pour trouver le "responsable", je te suggère de "remplacer" (momentanément) les contacts du relais par un inverseur manuel. Tu provoques la même opération de commutation, sans, bien sûr, actionner la bobine (traitresse!). Cela devrait se "calmer".

Cependant, si ce que je pense est vrai, il est "interdit" de lire un instrument qui n'est pas connecté à sa sonde. Il faut donc "contourner" ce problème en faisant autrement, ou en apportant des correctifs:

1- antiparasitage RC de la bobine;

2- "charge" sur le TC à l'entrée du pyromètre, qui verrait 0V hors TC. Appelons pull-down cette résistance de charge.



Edit: en relisant ma réponse et en aprofondissant la tienne, je vois que tu avais remarqué que la sonde était débranchée

Si c'est bien un parasite le coupable, tu peux trafiquer momentanément le montage, pour tout laisser, sauf le TC. En actionnant le relais, tu verras le comportement du pyromètre, d'un coup de commande à l'autre. Ta conclusion devrait être vite faite, sachant que, le câblage étant strictement le même pour maintenir les antennes/capacités_parasites, le TC ne sera jamais branché au pyromètre qui devrait s'affoler.

bonsoir gienas,

merci pour ta réponse et pour ta pertinence !

l'essaierais d'appliquer tous ca au cours de la semaine prochaine, mais peux tu d'abord m'expliquer l'intêret de la mise d'une résistance de charge, sa valeur et son branchement dans mon montage ?

merci d'avance !

[gienas]

... peux tu d'abord m'expliquer l'intêret de la mise d'une résistance de charge, sa valeur et son branchement dans mon montage ? ...

Attention!

Il faut d'abord s'assurer de ce que mon hypothèse est la bonne. Tu n'en as rien dit.

Je reformule autrement: ton essai consiste à brancher le TC sur le pyromètre, puis à le débrancher, mais en "lisant" en permanence l'indication du pyromètre.

Si la lecture est pertinente pendant la phase de connexion, elle est anormale (car non représentative) pendant la phase déconnexion.

Ce pourrait être sans incidence sur la mesure dans certaines conditions, bien qu'imprudent, mais en présence de parasites violents, même la mesure en phase de connexion pourrait être affectée.

Je ne connais pas le pyromètre que tu cites, mais j'ai le souvenir, du temps où je sévissais en pyrométrie, qu'un dispositif de "sécurité" (rupture de thermocouple), consistait à mettre une très forte résistance (plusieurs mégohms) à la source d'alimentation, sur l'entrée +TC, pour faire croire au pyromètre/régulateur que la température est trop forte et couper la puissance de chauffe. Cette résistance était bien sûr sans effet sur la tension générée par le TC (des mV), du fait de la résistance interne de ce dernier, quasi nulle.

Là, bien sûr, je ne sais pas ce qu'il en est, est quelle est la cause de la dérive. A toi de trouver.

S'il n'y a pas de resistance de pull up, il faut seulement abaisser l'impédance d'entrée du pyromètre, en plaçant une résistance dérivant un courant négligeable du TC vers la masse, et tendre à faire indiquer 0mV -> 0°C en phase de déconnexion. Mais, le pire n'étant pas toujours certain, rien ne prouve que cette résistance est nécessaire. Il faut savoir ce qui se passe lors des commutations manuelles de ma suggestion. Cette résistance existe peut-être dans le pyromètre, et c'est seulement la violence du parasite qui perturbe la lecture. Auquel cas, la solution est l'antiparasitage de la bobine et non la modification de l'entrée pyromètre.

Qu'indique le pyromètre, quand on ne branche rien à son entrée?

[invite86ffa844]

bonsoir genias

Attention! Il faut d'abord s'assurer de ce que mon hypothèse est la bonne. Tu n'en as rien dit.?

c'est parce que ce que tu dis est juste !

Qu'indique le pyromètre, quand on ne branche rien à son entrée?

quand on ne branche rien a son entrée , cad que ces fils sont en l'air il indique 0 C°

mais une fois déconnecté du thermocouple (bobine du relais déexcité) tout en restant connecté au relais (je rappelle que ca se passe toujours après le test de montée en température), il indique une température à croissance fulgurente !!


encore merci genias !

[invite86ffa844]

bonsoir à toutes et à tous !

quelles valeurs dois-je choisir pour le circuit RC d'antiparrasitage de la bobine de mon relais ?

merci

[invite86ffa844]

bonsoir à toutes et à tous !

quelles valeurs dois-je choisir pour le circuit RC d'antiparrasitage de la bobine de mon relais ?

merci

rebonsoir,

au fait, je me disais aussi comment vais-je la brancher , en // avec la bobine ?

aut' question (peut-être un peu stupide) : c'est quoi la différence entre un circuit d'antiparrasitage RC et d'un filtre passe-bas !

est ce j'aurais besoin d'un filtre ou d'un circuit d'antiparrasitage ?

et merci infiniment pour toutes vos aides, c'est trrès urgent !!

[gienas]

Bonjour Voltron et tout le groupe

... quelles valeurs dois-je choisir pour le circuit RC d'antiparrasitage de la bobine de mon relais ? ...

C'est très pifométrique, ou empirique, ou expérimental

En 24V, j'avais l'habitude de mettre 0,47µF en série avec 10 à 47 ohms.

Bien entendu, la diode de roue libre doit être là aussi. Ceinture et bretelles

... en // avec la bobine ? ...

Oui, comme déjà expliqué.

... c'est quoi la différence entre un circuit d'antiparrasitage RC et d'un filtre passe-bas ! ...

Ils ne sont pas placés au même endroit.

L'antiparasite RC est sur la source du parasite, pour le tuer dans l'oeuf, pour le réduire, ou changer ses caractéristiques. C'est de l'énergie à écouler.

Le filtre, quelle que soit sa nature, est en entrée (ou dans la chaîne de traitement) d'une information, pour minimiser/supprimer un intrus, un parasite, une composante indésirable. Ce peut être le parasite dont on cherche à minimiser l'effet néfaste.

... est ce j'aurais besoin d'un filtre ou d'un circuit d'antiparrasitage ? ...

C'est l'expérimentation qui le dira. Commencer par faire le minimum, et grossir les protections, jusqu'à la satisfaction totale.

... c'est trrès urgent !!

On fait ce qu'on peut

Je n'ai pas eu les résultats des manips de la semaine, concernant l'explication du phénomène observé

[invite86ffa844]

Bonjour Voltron et tout le groupe

C'est très pifométrique, ou empirique, ou expérimental

En 24V, j'avais l'habitude de mettre 0,47µF en série avec 10 à 47 ohms.

Bien entendu, la diode de roue libre doit être là aussi. Ceinture et bretelles


Oui, comme déjà expliqué.

Ils ne sont pas placés au même endroit.

L'antiparasite RC est sur la source du parasite, pour le tuer dans l'oeuf, pour le réduire, ou changer ses caractéristiques. C'est de l'énergie à écouler.

Le filtre, quelle que soit sa nature, est en entrée (ou dans la chaîne de traitement) d'une information, pour minimiser/supprimer un intrus, un parasite, une composante indésirable. Ce peut être le parasite dont on cherche à minimiser l'effet néfaste.

C'est l'expérimentation qui le dira. Commencer par faire le minimum, et grossir les protections, jusqu'à la satisfaction totale.

On fait ce qu'on peut

Je n'ai pas eu les résultats des manips de la semaine, concernant l'explication du phénomène observé

salut gienas


grand merci d'abord pour ton suivi

n'ayant pas eu accès aux TC, j'ai malheureusement pas pu faire les tests comme c'était prévu la semaine dernière !,cependant j'espère pouvoir les faire demain ! et je posterais le plus tôt possible les résultat des manip !

à bientôt et merci encore gienas.

[invite86ffa844]

Hum!
Si j'interprète bien, le TC est déconnecté de l'instrument, à cet instant. Il se trouve donc en l'air. Je ne suis nullement surpris qu'il indique "n'importe quoi".
Comme il vient d'y avoir un "énorme" parasite au voisinage (courant qui continue à se maintenir dans la bobine du relais, au prix d'une inversion de tension), je vois une induction/couplage_capacitif/ou_les_deux capable de faire dire n'importe quoi au pyromètre.

j'ai une petite question qui me préoccupe encore genias : comment la bobine du relais, normalement isolée des contacts, arrive à altérer les courants/tensions dans ces derniers ?

[invite86ffa844]

[gienas]

Bonjour Voltron et tout le groupe

... comment la bobine du relais, normalement isolée des contacts, arrive à altérer les courants/tensions dans ces derniers ? ...

Que tu le veuilles ou non, ta bobine est un émetteur radioélectrique, et ton montage, à base d'antennes, proches de l'émetteur, joue le rôle de récepteur. Il peut aussi s'agir d'induction magnétique dans les diverses boucles.

1- Au vu du schéma, et sans savoir comment c'est réalisé, je suggère que tu doubles la diode de l'ULN, par une autre, câblée directement sur la bobine, et éviter la boucle. Si en plus tu peux mettre une diode rapide, Schottky par exemple, ce serait encore mieux. Le RC devrait être aussi câblé au plus court, au plus près de la bobine.

2- je vois que tu réalises un test d'isolement, mais je ne sais pas exactement de quoi. Un dessin du début du fil semble montrer une partie du câble TC avec un blindage, que je ne vois pas sur le dernier dessin. Le TC est-il isolé de ce blindage, ou bien est-il en contact avec? Il serait conseillé aussi, de poursuivre le blindé jusqu'à l'entrée du relais, et le reprendre en sortie, pour éviter les "captures" parasites. Le blindé à utiliser serait de préférence une paire torsadée, que tu peux fabriquer en torsadant tes fils, et en les glissant dans du blindage.

3- Suivant la réponse au 2 concernant l'isolation ou non du TC, le blindage serait bien à la terre, dont disposent peut-être les appareils. En tout cas, le blindage ne devrait pas rester flottant ou en l'air.

[invite86ffa844]

salut gienas,

merci pour ta réponse

le TC est bien blindé, l'image que j'ai mise n'est qu'un apercu du montage avec ce que j'ai trouvé sur isis (c'est pas une simulation),au fait le fil que j'ai mis à la sortie Cj du TC représente le fil de masse qui ne devarit pas passer par le relais !

j'ai d'autres questions gienas, quel serait le role de la diode schottky et comment la brancher ?, sera t-elle en série avec la diode de roue libre ou servira-t-elle a la remplacer ?


pourrais tu stp me donner des références pour la diode de roue libre et la diode schottky ?

je fais la manip cet après midi et je vous tiendrais au courant des résultats !

a+

[gienas]

Bonjour Voltron et tout le groupe

... le TC est bien blindé, l'image que j'ai mise n'est qu'un apercu du montage avec ce que j'ai trouvé sur isis (c'est pas une simulation),au fait le fil que j'ai mis à la sortie Cj du TC représente le fil de masse qui ne devarit pas passer par le relais ! ...

Ceci ne me dit pas si la soudure du TC est isolée de la masse ou solidaire de cette masse. Le comportement, vis à vis des parasites ne sera pas le même. L'idéal, serait que le TC soit isolé, et le blindage efficace.

... quel serait le role de la diode schottky et comment la brancher ?, sera t-elle en série avec la diode de roue libre ou servira-t-elle a la remplacer ? ...

Le pire n'est jamais certain. Si je parle de Schottky, c'est pour un cas sévère, que tu n'es pas obligé de supposer a priori.

Ton schéma est un schéma théorique, qui ne donne pas d'indication sur la présentation réelle du montage. Or, je sais que le relais est extérieur aux autres composants, supposés sur un circuit imprimé.

Or, ton problème semble être dû aux parasites, qui adorent les grandes boucles, dans lesquelles ils se "délectent", ce qui est exactement le contraire de ce que l'on cherche.

Certes, ton ULN comporte une bonne diode, bien câblée électriquement (donc conforme au schéma), mais, le relais étant séparé de la carte de X mètres, ces mètres d'antennes peuvent être catastrophiques pour ton problème.

Un parasite se doit d'être tué dans l'oeuf pour ne pas gêner. Le générateur du parasite étant la bobine du relais, ma suggestion consiste à mettre une diode au plus court, aux bornes de la bobine. Le plus court devrait être sur son culot. Cette diode va "remplacer" celle du ULN, qui du coup, sera presque inutilisée. Le problème serait tout autre si le ULN était câblé au ras du relais, ce qui n'est pas forcément facile.

N'étant pas utilisateur "habituel" de Schottky, je n'ai pas de référence particulière à suggérer, mais je pense que ce choix ne sera pas nécessaire, si toutes les précautions sont prises

Si une diode 1N400X au ras du relais ne convient pas assez, tu essayeras un RC série en parallèle. Ne brûlons pas les étapes.

Les instruments de mesure ont-ils une prise de terre?