Bild 1: Einfaches Psychrometer unter Verwendung des LTC2991.Linear Technology
Die Temperatur ist der am häufigsten gemessene physikalische Parameter, wobei die Sensorauswahl als eine Funktion von Genauigkeitsanforderungen, Langlebigkeit, Kosten und Kompatibilität mit dem zu messenden Medium zu betrachten ist. Ein preiswerter NPN-Transistor ist ein idealer Sensor für Anwendungen, die entweder einen einfach entsorgbaren Sensor oder eine große Anzahl von Sensoren benötigen.
Psychrometer: Nicht so problematisch wie es klingt
Ein Psychrometer ist eine Art Hygrometer, also ein Gerät, das die relative Feuchtigkeit misst. Es verwendet zwei Thermometer, ein trockenes (Trockenkugel, dry bulb) und eines, das mit einem mit destilliertem Wasser befeuchteten Gewebe bedeckt ist (Feuchtekugel, wet bulb). Luft strömt über beide Thermometer, hervorgerufen entweder durch einen Lüfter oder durch schwingen des Messgeräts wie in einem Sling-Psychrometer. Mit einem psychrometrischen Diagramm wird dann die Feuchte über die Temperaturen der trockenen und feuchten Kugeln berechnet. Alternativ dazu gibt es verschiedene Gleichungen für diese Aufgabe. Die folgenden Gleichungen in der Bildergalerie werden dazu benutzt, den Schaltungsaufbau zu überprüfen, dabei ist WET = Temperatur der Feuchtekugel in °C, DRY = Temperatur der Trockenkugel in °C und P = Druck in kPa.
Bild 1 zeigt ein Psychrometer auf Basis eines LTC2991. Die beiden Transistoren liefern die Temperaturwerte der Feuchte- und der Trockenkugel, wenn sie mit den entsprechenden Eingängen des LTC2991 verbunden sind.
Die Gleichung enthält den atmosphärischen Luftdruck als Variable, die über den barometrischen Drucksensor Novasensor NPP301-1 über Kanal X bestimmt wird, der als ein differenzieller Eingang konfiguriert ist. Der Vollskalenbereich beträgt 20 mV pro Volt der Anregungsspannung bei 100 kPa Luftdruck (Luftdruck auf Meereshöhe ist ungefähr 101,325 kPa).
Der LTC2991 kann auch seine eigene Versorgungsspannung messen (in dieser Schaltung ist dies der gleiche Spannungspegel wie der, der benutzt wird, den Drucksensor anzuregen). Deshalb ist es einfach, die ratiometrischen Ergebnisse vom Drucksensor, durch Eliminieren des Fehleranteils der Anregungsspannung zu berechnen.
Fehlerbetrachtung
Bild 2: Worst-Case-Fehler.Linear Technology
Die Fernmessungen der Temperatur mit dem LTC2991 haben einen garantierten Fehler von maximal nur ±1 °C. Bild 2 zeigt den Fehler in indizierter Feuchtigkeit, die von einem Fehler von 0,7 °C in der Worst-Case-Richtung, kombiniert mit dem Worst-Case-Fehler des Drucksensors resultiert. Dieser Fehler fällt in den Genauigkeitsbereich der psychrometrischen Gleichungen selbst. Sollte eine höhere Genauigkeit erforderlich sein, muss eine Umsetzungstabelle mit den psychrometrischen Diagrammen implementiert werden.
LTC2991-Beispielsoftware
Bild 3: In der LTC2991-Demonstrationssoftware DC1785A ist eine psychrometrische Messwerterfassung enthalten, die in der Software-Suite Quick Eval von Linear Technology verfügbar ist.Linear Technology
Eine psychrometrische Messung ist in der LTC2991-Beispielsoftware DC1785A enthalten, die als Teil der Software-Suite Quick Eval von Linear Technology lieferbar ist. Das Demo-Board sollte wie in Bild 1 gezeigt angeschlossen werden. Um den Messwert auszulesen, addiert man einfach eine Datei mit Namen tester.txt im Installierungsdirectory der DC1785A-Software. Die Inhalte dieser Datei sind ohne Bedeutung. Beim Start der Software sollte die Nachricht „Test mode enabled“ im Zustandsbalken erscheinen und im Tool-Menü erscheint eine Feuchtigkeitsmöglichkeit. Die Messwerte der relativen Feuchte erreichen dann mit diesen Sensoren die gleichen Genauigkeitsgrade, wie sie zum Beispiel mit resistiven und kapazitiven Dünnschichttechniken erzielbar sind.
Leo Chen
(jj)
