Temperaturen messen mit Thermoelementen Kaltstellenkompensation auf Basis Hardware und Software - ein Vergleich

Kaltstellenkompensation auf Basis von Hardware oder Software?

Thermoelemente ermöglichen robuste Temperaturmessungen über außerordentlich große Temperaturbereiche. Allerdings verlängern sie die Entwicklungszeit zusätzlich und ermöglichen nur eine geringe Genauigkeit. Dieser Artikel macht Lösungsvorschläge, mit denen sich beide Nachteile ausschalten lassen.

Die erste Lösung konzentriert sich auf die Reduzierung der Komplexität der Messung und nutzt eine hardwarebasierte Kaltstellenkompensation. Daraus resultiert eine relative einfache Signalkette ohne Softwareaufwand. Die Lösung profitiert von der Integration des AD8495, welcher ein Ausgangssignal von 5 mV/°C produziert. Dieses Signal kann in den Analogeingang zahlreicher Mikrocontroller eingespeist werden.

Die zweite Lösung bietet die höchste Messgenauigkeit und ermöglicht ebenfalls den Einsatz verschiedener Thermoelementtypen. Diese softwarebasierte Kaltstellenkompensation nutzt die hohe Genauigkeit des digitalen Temperatursensors ADT7320. Das Ergebnis ist eine gegenüber bisherigen Lösungen wesentlich höhere Genauigkeit in der Referenzstellenkompensation. Im Gegensatz zu herkömmlichen Thermistoren oder RTD-Sensoren kommt der ADT7320 nach der Bestückung auf der Leiterplatte ohne kostspielige Kalibrierung aus. Auch benötigt diese Lösung keine Prozessor- oder Speicherressourcen mit Kalibrationskoeffizienten oder Linearisierungsroutinen. Da der ADT7320 lediglich eine Leistung im Mikrowattbereich aufnimmt, leidet seine Genauigkeit nicht unter einer Selbsterwärmung. Bei Sensorlösungen auf Widerstandsbasis kann sich die Selbsterwärmung negativ auf das Messergebnis auswirken.