Про шумы от термопар и работа АЦП

Хочу сразу сказать, что я не ищу способов ликвидации, я хочу разобраться с причинами.

Помехи ("шумы") от термопар.

Я имею нагреватель на 30 кВт. Он представляет собой спираль. Регулирование температуры осуществляется через связку "термопара -регулятор температуры".
Термопара расположена следующим образом: в керамическом изоляторе термопара просунута между витками, рабочий спай находится внутри нагревателя, около спиралей, но не касается их.

На рисунке изображены данные, полученные с трех термопар типа ТПР. Термопары были подключены к Овенскому модулю аналогового ввода.



В чем суть вопроса:
интервал 1-2 (смотри рисунок) -одна термопара шумит
интервал 2-3 - термопару всунул чуть глубже - шумит
интервал 3-4 - высунул термопару таким образом, что она больше не просунута между витками нагревателя, но рабочий спай всё еще находится возле витков (термопара находится чисто в теплоизоляторе)
интервалы 4-5-6-7 - погружаю термопару глубже, шумов нет.
интервал 7-8 - термопара находится примерно в том месте, где она была в начале эксперимента, пошли привычные шумы
интервал 8 и далее - погрузил термопару еще глубже, шумы усилились, а вместе с ним шуметь начала и не шумящая термопара (оранжевая).

такой эффект, когда одна шумящая термопара наводит помехи на не шумящую, я видел и на других АЦП.

Видимо какие-то особенности работы мультиплексора?? это первый вопрос.
Второй вопрос: как-нибудь можно объяснить связь между расположением термопары в нагревателе и наличием шумов? Индукционный токи или что?

Цитата:

---

Сообщение от Doomnik

Хочу сразу сказать, что я не ищу способов ликвидации, я хочу разобраться с причинами.

Помехи ("шумы") от термопар.

Я имею нагреватель на 30 кВт. Он представляет собой спираль. Регулирование температуры осуществляется через связку "термопара -регулятор температуры".
Термопара расположена следующим образом: в керамическом изоляторе термопара просунута между витками, рабочий спай находится внутри нагревателя, около спиралей, но не касается их.

На рисунке изображены данные, полученные с трех термопар типа ТПР. Термопары были подключены к Овенскому модулю аналогового ввода.



В чем суть вопроса:
интервал 1-2 (смотри рисунок) -одна термопара шумит
интервал 2-3 - термопару всунул чуть глубже - шумит
интервал 3-4 - высунул термопару таким образом, что она больше не просунута между витками нагревателя, но рабочий спай всё еще находится возле витков (термопара находится чисто в теплоизоляторе)
интервалы 4-5-6-7 - погружаю термопару глубже, шумов нет.
интервал 7-8 - термопара находится примерно в том месте, где она была в начале эксперимента, пошли привычные шумы
интервал 8 и далее - погрузил термопару еще глубже, шумы усилились, а вместе с ним шуметь начала и не шумящая термопара (оранжевая).

такой эффект, когда одна шумящая термопара наводит помехи на не шумящую, я видел и на других АЦП.

Видимо какие-то особенности работы мультиплексора?? это первый вопрос.
Второй вопрос: как-нибудь можно объяснить связь между расположением термопары в нагревателе и наличием шумов? Индукционный токи или что?

---

Это наводки c частотой 50 Гц, их можно легко отфильтровать.

Цитата:

---

Сообщение от IVM

Это наводки c частотой 50 Гц, их можно легко отфильтровать.

---

встроенный режекторный фильтр в АЦП i7018 на 50 Гц как-то не справляется вообще.

а когда из-за одной шумящей термопары, начинает всё шуметь, это что?

Цитата:

---

Сообщение от Doomnik

встроенный режекторный фильтр в АЦП i7018 на 50 Гц как-то не справляется вообще.

а когда из-за одной шумящей термопары, начинает всё шуметь, это что?

---

Каким образом была получена временная эпюра ? Что отложено по оси Y ?

По оси Y - время.

Я работаю технологом на заводе микроэлектроники. Там используют старые советские печи СДОМ 3/100 (на фотке со снятой крышкой с нагревателя). Ключевой момент в работе печей - температура. Она должна довольно точно поддерживаться. Чтобы видеть эти изменения наглядно, давным-давно понакупали модули аналогового ввода i7018.

Взяли дополнительные термопры и понатыкали в нагреватель, термопрары к модулю - модуль к компу. В итоге мы видим как изменяется температура во время процесса (фотку прилагаю).

Модуль опрашивается раз в пять секунд и на экране монитора я вижу по оси Y время, по оси X показания с модуля. Показания идут в мВ, в градусы их прога конвертирует.

Из-за любопытства я наблюдал за работой этой системы.

что понятно:
1. чем выше температура, тем больше шумов. на температуре 800 - график строится нормально, при температуре 1200 - начинает скакать (могу потом показать фотки).

2. если шумят все температуры, то это может говорить о том, что шумит скорее всего одна термопара, которая в свою очередь наводит помехи на все остальные.

_______________
по первому пункту можно сказать, что на температуре 1200 тиристоры дольше открыты, может быть помехи сетевые успевают дольше влиять. Но если посмотреть на соседнюю печь, то видно, что при температуре 1200 показания почему-то идут ровно (см рисунок).

второй пункт мне не понятен, но я думал что это i7018 такой...

Потом как-то прикупили модуль МВ110-8А... написал прогу на Делфи. Я просто опрашивал модуль раз в секунду, по оси X показания с входов, по оси Y реальное время.. Флехи с собой не было, поэтому сфоткал на телефон (я про фотку в моем первом сообщении)

И у него точно такие косяки! Я про то, что одна шумящая наводит на остальные. Мне это не понятно...

И почему шумы уходят, если термопарку чуть-чуть сдвинуть?

уменьшается контур через который проходят магнитные поля?..

Цитата:

---

Сообщение от Doomnik

По оси Y - время.

Я работаю технологом на заводе микроэлектроники. Там используют старые советские печи СДОМ 3/100 (на фотке со снятой крышкой с нагревателя). Ключевой момент в работе печей - температура. Она должна довольно точно поддерживаться. Чтобы видеть эти изменения наглядно, давным-давно понакупали модули аналогового ввода i7018.

Взяли дополнительные термопры и понатыкали в нагреватель, термопрары к модулю - модуль к компу. В итоге мы видим как изменяется температура во время процесса (фотку прилагаю).

Модуль опрашивается раз в пять секунд и на экране монитора я вижу по оси Y время, по оси X показания с модуля. Показания идут в мВ, в градусы их прога конвертирует.

Из-за любопытства я наблюдал за работой этой системы.

что понятно:
1. чем выше температура, тем больше шумов. на температуре 800 - график строится нормально, при температуре 1200 - начинает скакать (могу потом показать фотки).

2. если шумят все температуры, то это может говорить о том, что шумит скорее всего одна термопара, которая в свою очередь наводит помехи на все остальные.

_______________
по первому пункту можно сказать, что на температуре 1200 тиристоры дольше открыты, может быть помехи сетевые успевают дольше влиять. Но если посмотреть на соседнюю печь, то видно, что при температуре 1200 показания почему-то идут ровно (см рисунок).

второй пункт мне не понятен, но я думал что это i7018 такой...

Потом как-то прикупили модуль МВ110-8А... написал прогу на Делфи. Я просто опрашивал модуль раз в секунду, по оси X показания с входов, по оси Y реальное время.. Флехи с собой не было, поэтому сфоткал на телефон (я про фотку в моем первом сообщении)

И у него точно такие косяки! Я про то, что одна шумящая наводит на остальные. Мне это не понятно...

И почему шумы уходят, если термопарку чуть-чуть сдвинуть?

уменьшается контур через который проходят магнитные поля?..

---

Ось Y - это вертикальная ось, и она не может быть осью времени. По оси Y отложена температура. Ось времени – это ось X. Для фильтрации помех попробуйте на клеммы модулей ввода, к которым подключены термопары повесить электролитические ниобиевые конденсаторы К53-19 47мкФ х 6.3В, только соблюдите полярность.

Теперь о том почему меняется уровень шумов при изменении положения термопары. По спирали нагревателя протекает переменный ток частотой 50 Гц. Переменный ток создает переменное магнитное поле. Согласно закону электромагнитной индукции магнитный поток Φ(t) через площадь контура (контур образует термопара) S равен:

Φ(t) = B(t) * S * cos α

где:

α – угол между вектором B и нормалью n к плоскости контура;
B – модуль вектора магнитной индукции.


ЭДС индукция равна:

E(t) = -dФ(t)/dt

При изменении положения термопары меняется угол α, а следовательно и ЭДС индукции.

Цитата:

---

Ось Y - это вертикальная ось, и она не может быть осью времени

---

Ой, простите :) Мой мозг отвечал на вопрос: "Что на фотографии не видно?" А не видно как раз ось X, время. Это чисто опечатка.

Цитата:

---

При изменении положения термопары меняется угол α, а следовательно и ЭДС индукции.

---

По-моему вы немного ошибаетесь. Термопара всунута между спиралей. Я ее либо задвигаю чуть глубже, либо вытягиваю чуть-чуть к себе. Угол при таких манипуляциях не меняется. Чтобы изменить угол, я должен один конец термопары (например рабочий спай) чуть опустить вниз, а холодные концы поднять вверх. Либо наоборот. Разве нет?

При моих манипуляциях меняется только площадь контура, о чем я писал.. Неужели это так сильно влияет.

Плюс. Замечено. Если рабочий спай почти у витка, то шумов нет, если двигаешь термопару, удаляешь рабочий спай от витка, шум появляется. Хотя с удалением от витка магнитный поток ослабляется... Но я это проверю еще раз!! (правда не скоро)

_____________________
Про конденсаторы...
Вы их лично подключали?
Я сам не видел этого, но мне рассказывали, что цепляли конденсатор на вход. Это приводило лишь к тому, что якобы рабочий спай разрушался - термопары горели. Правда это или нет я не знаю.. Что говорит Ваш опыт?

Цитата:

---

Сообщение от Doomnik

Ой, простите :) Мой мозг отвечал на вопрос: "Что на фотографии не видно?" А не видно как раз ось X, время. Это чисто опечатка.


По-моему вы немного ошибаетесь. Термопара всунута между спиралей. Я ее либо задвигаю чуть глубже, либо вытягиваю чуть-чуть к себе. Угол при таких манипуляциях не меняется. Чтобы изменить угол, я должен один конец термопары (например рабочий спай) чуть опустить вниз, а холодные концы поднять вверх. Либо наоборот. Разве нет?

При моих манипуляциях меняется только площадь контура, о чем я писал.. Неужели это так сильно влияет.

Плюс. Замечено. Если рабочий спай почти у витка, то шумов нет, если двигаешь термопару, удаляешь рабочий спай от витка, шум появляется. Хотя с удалением от витка магнитный поток ослабляется... Но я это проверю еще раз!! (правда не скоро)

_____________________
Про конденсаторы...
Вы их лично подключали?
Я сам не видел этого, но мне рассказывали, что цепляли конденсатор на вход. Это приводило лишь к тому, что якобы рабочий спай разрушался - термопары горели. Правда это или нет я не знаю.. Что говорит Ваш опыт?

---

С чего это им гореть ? Я смотрю Вы человек любознательный и думающий. Померьте ток в линии без конденсатора и с конденсатором, я, думаю, разница будет небольшая.

Еще немного про шумы...
Шумит и по другим причинам..
Например, на одной термопаре оплавился керамический изолятор. Сама термопара работала, но с шумами. Заменил изолятор - пропали шумы.

Во втором случае изолятор треснул и видимо термопарка с чем-то коротила. Заменил изолятор - ушли шумы.

Меня мой бывший преподаватель (Зотин Дмитрий Витальевич) наткнул на одну мысль. :D Посмотреть спектр сигнала с термопары. Ну он предлагал организовать частый опрос АЦП, собрать массив а потом в матлабе глянуть спектр, я это сделаю, но позже.
А пока я скачал программу Spectrogram (программа для просмотра спектра сигнала) и подключил термопару к линейному входу звуковой карты.
И вот что я увидел
Вложение 9616
Короче, видимо, прет банальная помеха 50 Гц
Если термопару чуть вытащить или выключить печь, 50Гц-овая составляющая сигнала исчезает.