ZH1820. Прецизионный датчик температуры.

[Z_h_e 51]

Доброго времени суток.

Трудно наверное будет поспорить с утверждением, что самый главный тип датчика для автоматизации производства алкоголя - это датчик температуры и тут несомненный лидер, конечно же DS18B20. Цена, цифровой интерфейс (достаточно надежный) и наличие 100500 раз разжованных апноутов, мануалов и готовых библиотек сделали свое дело. Ну действительно удобный девайс. Вот только бы разрешающую способность увеличить и точность измерения.

Около года назад, я поставил себе задачу  попытаться сделать нечто подобное, но с дискретностью измерения температуры не менее 0.01гр.Ц и погрешностью <0.1гр.Ц.  Естественно уложиться в такие же размеры (т.е. в размер корпуса TO92) я даже теоритически представить не могу как это возможно для меня, а вот засунуть все в гильзу размером 6х40мм уже реальная задача.

На нижеследующем фото четыре датчика ZH1820 (пускай так будут наречены)  и один китайский гильзованный DS18B20 для сравнения. Квадратная платка с клеммниками только для моего удобства и представляет собой лишь коммутационное устройство для удобства отладки. Вся электронная схема уместилась внутри гильзы и из нее выходят три провода, аналогично DS18b20.

ZH1820 так же имеют уникальный адрес, поддерживают основные команды протокола 1-wire, включая "search rom". Работают по трехпроводной схеме.

Пару месяцев назад, я отправлял один такой Дмитрию (Антел). Попробовать. Датчик был еще очень сырой , периодически сбоил (по цифровой части). Я знал это, Дмитрий был об этом предупрежден.  Но меня интересовала в первую очередь метрология, т.е. в целом то можно так или нет измерять.  Почему я не сам делал такие испытания?
1. Нагло пользуюсь безотказностью  и добротой.
2. Очень редко сам перегоняю, то есть реально не могу проводить боевые испытания.

Нижеследующий скрин. Лог DS18B20  и ZH1820 за небольшой интервал времени, установлены внизу царги максимально рядом. Отметки абсциссы - 5 сек интервал. Лог достаточно большой, рект не бывает малым по времени, поэтому лишь малый кусок. Я в логе искал место, где был приостановлен отбор из-за роста температуры и затем продолжен, мне кажется так значительно интереснее. 


ZH1820 был подключен в одну линию к остальным датчикам DS1820. Автоматика БАРС.  Я считаю, что испытания были крайне удачные, датчик работать могёт. И еще как.

Несомненно scratchpad ZH1820 несколько отличается от DS18b20, разрешение температуры ведь значительно повышено. Это я сейчас для тех, кто понимает про что я. Собственно  я и хочу, в первую очередь обратиться к тем, кто понимает как работать с 1-wire, хотя бы на уровне скетчей и вопрос будет задан ниже. БАРС был научен понимать ZH1820, но только для лога. Эх, знать бы заранее, что может понадобится дискретность в сотые, математика была бы заложена другая, а сейчас так просто его не переделать.

Теперь о минусах. Я пока все еще не доделал датчики, хотя уже они не сырые и  надеюсь, что почти релизные. Ведь даже стабильную температру с  0.1 гр. не так просто дома получить, молчу уже о сотых. Но у меня есть возможность иногда пользоваться хорошими термостатами, с дискретностью 0.001гр. 
1. Пока датчики трудоемки в производстве, домашнем конечно.
2. Ток потребления получился высокий. Изначально 30мА, сейчас уже снизил до 20мА. Это в режиме измерения.  Это приводит к саморазогреву датчика, однако при одном и том же интервале измерений показания стабильные. К слову , DS1820 тоже подвержены этой беде.
3. Цена. Конечно это не коммерческая тема и это не заявление о продаже. Но если я его буду продавать, то стоимость будет около 1тыс.руб., это инфа только для справки, ни о какой продажи речь сейчас не идет.  Если буду продавать. То есть будет релиз, будет отдельная тема в соотвестующем разделе.

Вот теперь у меня вопрос к форумчанам. Наверное в первую очередь к тем кто ищет "философский спирт" и производителям автоматики (под производителями я понимаю всех у кого в руках паяльники, отвертки , кнопки компа и молоток тоже).
И так вопрос. А оно надо?
Гипотетически - любое повышение точности в любых измерения это гуд. Практически -  всегда есть прагматический потолок . Я дошел до той стадии, интерес удовлетворен, теперь рутина, деньги и  время.

Если оно надо, то  я могу выслать датчик попробовать, с возвратом или на других условиях, да и вряд ли в этом году и  это пока вторично (еще много вопросов у меня есть) и наверное в личку этот вопрос.

И так еще раз, а оно надо? Есть востребованность именно в таких? 

--------------------------------------
Немного тех инфы.
 

Скрытый текст

--------------------------
Это пока не окончательные.
•   Напряжение питания (4.8.. 5.5)В , отклонение  напряжение на +0.1В отклоняет показания приблизительно на +0.015…+0.02.
•   Ток потребления в режиме ожидания <1мА ;
•   Ток потребления в режиме измерения <20мА;
•   Основная абсолютная погрешность, ±0.10C (данная точность обеспечивается результатами калибровки в проведенном диапазоне, но не шире чем (0…+100 )°C;
•   Дискретность измерения температуры, 2^-8 или 0.01, в зависимости от формата данных;
•   Время преобразования (измерения)  <4200мс; (4200 первые экземпляры, думаю будет где-то 2.5сек,но вряд ли меньше 2сек).

Принцип действия измерения температуры основан на сравнении частот двух генераторов импульсов с разными зависимостями частоты от температуры. Т.е. так же как и DS18B20.

Формат scrathpad.
Байт   Имя
0   TEMPERATURE LSB (9Ah*)
1   TEMPERATURE MSB (24h*)
2   ADCcurr0
3   ADCcurr1
4   ADCcurr2
5   ADCcurr3
6   TEMPERATUREd LSB (4Ch*) int_dec
7   TEMPERATUREd MSB (0Eh*) int_dec
8   CRC8

Температура представлена в двух форматах. Байты 0 и 1 двоичный формат, практически как в DS1820. Только байт 0 выделен весь под дробную часть, а байт 1 целая часть.
Байты 7 и 8  температура в целом десятичном формате, можно сказать в сантиградусах.

 

Изменено 22 декабря 2019 пользователем Z_h_e

[Crossraccoon 0]

актуально?

[Z_h_e 51]

Скорее да, чем нет.

Времени больше не было заниматься.  Но в планах вернуться.

[Crossraccoon 0]

ну я тут очередную автоматику собрал уже почти, ребятам буду давать тестировать

можно совместно с 18b20 на отбор поставить на тест

данные пишутся на сервере, можно анализировать потом

ну понятно, что и в процессе графики все в онлайне крутятся

он не мешает другим устройствам на шине?

[Z_h_e 51]

Тестам я буду только рад. Сам размениваюсь на все, ничего не успеваю .

Ну давай, постараюсь в апреле  сделать градуировку датчиков (это мне надо договорится на термостаты попасть). Если получится то отправлю на тесты. Поглядим как поведет себя в длительной эксплуатации. Да и раз в месяц я через Ебург на поезде езжу (если что на будущее).

6 минут назад, Crossraccoon сказал:

он не мешает другим устройствам на шине?

Не должны. Не могу сказать, что прямо идеально выдержал стандарт 1-wire, но проблем не заметил. Единственное ток потребления многоват.  Может пореже замер надо будет делать, чтобы избежать саморазогрева.

 

 

[Crossraccoon 0]

договорились

 

замер хоть раз в час  

1820 я раз в 2 секунды отпрашиваю, данные шлю раз в 8 сек на сервер

ограничения по длине кабеля есть с таким током?

[Z_h_e 51]

2 минуты назад, Crossraccoon сказал:

ограничения по длине кабеля есть с таким током?

Попозже скину в личку протопип ДШ на датчик. Собственно ограничение по длине я вижу только в падении напряжения питания, пока не получилось сделать работу  в широком диапазоне напряжений питания. Так что лучше как можно точнее держать 5В (+0.2).

 

[Crossraccoon 0]

ну надо будет чё-нить придумать

так у меня девайс питается от усб, он аккумулятора и от БП из блока нагрузки

только от аккумулятора стабильно получается с контроллера заряда  

 

[Naruto 1 460]

@Z_h_e только увидел тему, прочитал первый пост..

В общем очень надо... Зачем... На тарельчатой колонне измерять разность АБСОЛЮТНУЮ температур кипения , разница как раз от 0,1 до 0,2 гр С и ds с их погрешностью в 0,5 показывают либо одинаковую температуру либо вообще "херню" их дискретности хватает, что бы уводить колонну в стопы , но не хватает, что бы отслеживать реальную температуру кипения, которая мне лично необходима для создания алгоритма отбора с каждой тарелки и вообще привязки Т кипнич примесей на тарелке к ГХ анализу ссж с этих тарелок.

Пока то что я вижу из сети датчики с таким разрешением стоят от 500 баксов за один экземпляр ... И там то же все "не безоблачно".

Изменено 10 января пользователем Naruto

[Z_h_e 51]

Доброго времени суток.

Так как особого интереса к ним я не увидел, занимался ими крайне вяло.  В недавнем декабре  кое-что "подпилил напильником" и договорился посидеть на термостатах в госстандарте и тут вызвали на работу - не судьба.

 

Если действительно нужны, если сможешь с них считать данные. То в январе феврале постараюсь заняться ими.  Надо понимать, что это тестовые, в реальном бою не применялись. Как себя поведут пока точно не ясно.

[Датчик Самогоныч 12]

11.01.2022 в 00:15, Naruto сказал:

На тарельчатой колонне измерять разность АБСОЛЮТНУЮ температур кипения

У меня есть подходящий прибор. Абсолютную точность на широком диапазоне калибровать долго и геморно. Быстро можно все зонды откалибровать на одну температуру.

Но у меня только четыре температурных зонда. Тебе наверное больше надо.

[Naruto 1 460]

10 часов назад, Датчик Самогоныч сказал:

Но у меня только четыре температурных зонда. Тебе наверное больше надо.

Давай по подробнее на чем ты собирал? (я так понимаю терморезисторы) какая аппаратная часть? если терморезисторы, то я проходил с ними все на 3d печати, помимо долгой калибровки (при этом для достижения заявленной точности, точек калибровки должно быть кратно больше, те каждые там 0,5 гр надо снимать сопротивление с резистора и вносить его в таблицу, дальше эту таблицу скармливать прошивке., прошивку компилировать и закачивтаь в ардуину.  И самое главное терморезисторы аналоговые устройства на их показания влияет так же длинна проводника которым они подключены к мозгам, собственно температура проводника, напряжение которое подается на резистор, а оно от банального блока питания и чем оно там стабилизируется и вот эти колебания напряжения то же надо устранять, в общем напруга должна быть стабильной с большой точностью, а это то же задача требующая отдельного внимания. в общем с этими датчиками очень много, НО.

Я допускаю, что ты собрал работающий образец, но как написали где то на форуме, Запалу кажется, - сделай поверку в лаборатории и получи поверочный сертификат о заявленной точности.

можно и самостоятельно поверить ртутным термометром, причем поверку надо делать не моментальную, а длящуюся, что бы убедиться в стабильности работы и показаний.

Мне надо семь, но пока я справляюсь одним ртутным, ds три датчика подключенных к автоматике на арудине удалось научить показывать с точностью 0,2 гр С погрешностью. этого в общем с натяжкой хватает для понимания ситуации на тарелках, но конечно хорошо бы 7.

Придет новая автоматика, разберу эту и передалаю ее чисто на измерение температуры, пока как то так.

11.01.2022 в 10:17, Z_h_e сказал:

если сможешь с них считать данные.

Скинь инфу на описание, что они там передают и как это интерпретировать, я перешлю сыну, он мне запилит на досуге какую ни будь читающую этот датчик железку с софтом. для поверки я бы рекомендовал использовать трутный термометр, хоть у них и заявляют точность 0,5 гр С, но в стандарте прописана погрешность снятия показаний со шкалы глазами с учетом деления шкалы, а если использовать "Бастрыкин стайл" - аналогово-цофровое снятие показаний :). (помните как он с лупой монитор разглядывал), так вот если снимать показания делая мкакрофотографии, то вполне читаются показания с точностью в 0,125 (те половина деления) , а при должной сноровке и в 0,06 С . в общем можно вполне оттестить при помощи ртути. Главное не только точность, сколько стабильность длительная, скажем так полчаса и ds показывают так же как ртуть, а вот проходит час, два и показания ds начинают различаться от ртути, пока я добился того что 0,2 гр выявил расхождение (и врет всегда в большую сторону при этом, видимо саморазогрев). Я просто очень опасаюсь, что эта "болезнь" свойственна всем электронным измерителям. Дошел до того, что решили с сыном запилить устройство снимающее показание с ртутного градусника, ему зашла идея, говорит киберпанком отдает.

Изменено 19 января пользователем Naruto

[Датчик Самогоныч 12]

1 час назад, Naruto сказал:

Давай по подробнее на чем ты собирал?

Слушай, наверное тут разворачивать обсуждение моей железки - оффтоп. Я уж и так увидел, что тебе точность нужна, и влез сюда не очень корректно. Прошу прощения у Z_h_e

Отвечу в своей теме. Тебе наверное уведомление придет о упоминание ника.

[Z_h_e 51]

8 часов назад, Naruto сказал:

Скинь инфу на описание

В двух словах - для пользователя это как DS18b20.  Цель  сделать аля DS18B20,  который как по размерам (в данном случае речь про гильзы) так и программно должен относительно легко встроиться в существующую автоматику, на одной линии могут быть и мой и DS без конфликтов.  Если автоматика использует тип данных float, то скорее всего достаточно будет считанные данные о температуре разделить на 16. Заготовку даташита на ZH1820 прикладываю.

 

8 часов назад, Naruto сказал:

бы рекомендовал использовать трутный термометр, хоть у них и заявляют точность 0,5 гр С

ТЛ-4, ТЛ-18, ТЛ-19, ТЛ-20... Пределы допустимой абсолютной  ПГ +-0,2гр, цена деления 0,1гр.  В паспорте на них указываются поправки для точек. Но есть нюанс. данные термометры имеют заявленную точность при полном погружении их в измеряемую среду, то есть до считываемой отметки.  Как по факту влияет то, что практически весь термометр будет  воздухе я не знаю. Но мой субъективный опыт говорит, что при нахождении рядом  преобразователя температуры с высоким классом точности и термометра ТЛ-4 погруженного только до нижней отметки дает разницу не более 0,1, но не всегда.

В мою сторону движется ТЛ-4-2, если повезет то доберется целым. Если найду ТЛ-4-3, то диапазон нужный перекрою. Но термостат высокого класса лучше, хотя бы еще разок надо попасть :).

8 часов назад, Naruto сказал:

Я просто очень опасаюсь, что эта "болезнь" свойственна всем электронным измерителям

Скорее у тех, у коих начинка в непосредственной близости к чувствительному элементу. 

ZH1820 DS rev3.docx

[Z_h_e 51]

Naruto, тебе нужен термометр ТР-1, на каждую тарелку. Один термометр 40тыс. стоит , нормальная такая цена для домашнего хобби.

[Naruto 1 460]

13 минут назад, Z_h_e сказал:

тебе нужен термометр ТР-1,

Я знаю писал уже где то что ценник от 500 баксов за датчик. Коллега пишет что он вот заставил ntc работать с такой точностью. 

[Z_h_e 51]

На счет ТР-1 шутканул конечно.

 

Я себе свои все равно хочу допилить, чтобы были. Если сподоблюсь, то могу и отравить для пробы, но только если будешь пробовать, а не чтобы валялся :).