Sensores de temperatura para un proyecto Arduino sous-vide

Primero, de acuerdo con los demás: elegir la precisión de 1.0C hará que tu vida sea mucho más fácil.

Parece que estás configurado con sensores analógicos, pero sugeriría uno con una interfaz digital. Los sensores analógicos son (usados) radiométricos (entregan un porcentaje de Vcc dependiente de la temperatura), lo que da una respuesta no lineal, que tendrá que convertir. El otro tipo (LM35, etc.) es absoluto, lo que le exige a A / D contra un voltaje de referencia que debe ser (mucho) más preciso que su precisión deseada. A menos que desee medir algo que un sensor de interfaz digital no puede (como > > 100C), esto parece una gran cantidad de problemas innecesarios.

Editar: probemos un LM35. 10mV / C, incluso asumiendo que el LM35 no introduce ningún error , una referencia típica (LM431, etc.) tiene una precisión del 1%, lo que introduce un error del 1% en la lectura de temperatura Un microcontrolador A / D típico es de 10 bits, supongamos que la escala completa es una referencia de 2.5V (verifique si su uC lo permite). El error A / D de 1 bit (¡seamos optimistas!, Compruebe mejor la hoja de datos de su unidad) es un error de 2.5mV = 1 / 4C. Entonces, incluso sin el sensor en sí, tenemos un error de + / 1.25 C (en el mejor de los casos ..)

Obtenga un sensor de interfaz digital, por ejemplo, el viejo DS1820 / 18S20 / 18B20, todos TO92. O uno de los sensores I2C o SPI que Microchip hace en TO220. Si está calentando en una bandeja o algo, puede conectar la lengüeta a la bandeja.

Obtenga un sensor de temperatura IC de precisión, como el LM35CAZ .

Ustedloalimentaconunbuen5v,ylasalidaesunvoltajesimplequeesunafunciónlinealdelatemperatura.Tienenunaprecisiónbastantebuenade±1⁄4˚Catemperaturaambiente.

Añadido:

Variaspersonashanhabladode"Precisión en el rango de temperatura" para este sensor que es de ± 1ºC. Este es el rango equivocado para hablar. "Exactitud a la temperatura de cocción" es el rango correcto para hablar. A unos 60ºC, la precisión es de ± 0,7, y probablemente mejor que eso. La línea 'típica' varía aproximadamente 0,1ºC en su rango de cocción.

Probablementesolonecesiteunoodospuntosdecalibraciónparaobtenerestesensorlosuficientementeprecisoparasusnecesidades.Pero,porsupuesto,esorequiereuntermómetroprecisoparacalibrarlo.Paraeso,tienesunpardeopciones:

Opción1:Puedesusaragua.Latemperaturadelaguaqueseestácongelandoesde0ºC.Asíquecolóqueloenunatazapequeñadeaguaenelcongeladoryobserveelvoltajedesalidacuidadosamente.Caeráycaeráhastaqueelaguacomienceacongelarse.Enestepunto,latemperaturadejarádecaerysemantendráplanaduranteuntiempo.Unavezquesecompletalacongelación,latemperaturavolveráacaer.Tomenotadelatensiónenlaregiónplanaparautilizarlacomopuntodecalibraciónde0ºC.

Haz lo mismo con el agua hirviendo. Es mejor hacer esto a nivel del mar. Si no está al nivel del mar, verifique cuál es la temperatura de ebullición del agua a su altitud.

Usar0ºCy100ºCnoestanbuenocomousar,digamos50ºCy80ºC,peroesmuchomásfácil.Sitieneuntermómetromuyprecisodisponible,entoncesdebeusarpuntosdecalibraciónmáscercanosasutemperaturadecocción.

Opción2:usaralcoholmetílico.(Graciasstevenvh)Estohiervea64.7ºC.Estoestancercadesutemperaturadecocción,quesolonecesitaunpuntodecalibraciónparaobtenerunatemperaturadecocciónmuyprecisa.Obviamente,tengacuidadodenointoxicarseoexplotarconloshumos.¡Nocalienteelalcoholsobreunallamadesnuda!

Agregado-Amplificación

Yaqueestátrabajandoenunrangodetemperaturaestrechoynecesitaunabuenaprecisióndecontrol,probablementetambiénvalgalapenaamplificarlasalidadelsensor.EstodaráunamayorresolucióndeADCenelArduino,loquesetraduciráenunamejorestabilidaddelalgoritmodecontrolPID.Consultelapregunta Conversión de nivel de voltaje analógico (cambio de nivel) que trata sobre la amplificación y el cambio de nivel de una tensión analógica.

Suponiendo que está trabajando en el rango de 40ºC - 100ºC (0.4v - 1.0v). Querrá restar 0.4v de la señal, dando 0.0v - 0.6v, y amplificar el resultado con una ganancia de 8, dando 0.0v - 4.8v. Esto le dará una excelente resolución.

Parece que solo estás preguntando por la sonda. Aparentemente quieres algo que puedas poner en contacto directo con la comida. Un controlador PID incluye mucho más que solo el sensor de realimentación, pero parece que no está preguntando sobre eso. Si algo de esto es incorrecto, entonces debe actualizar su pregunta. Tampoco tengo idea de lo que es una cosa de "Sous Vide". Cualquier información relevante a ella debe estar en su pregunta. Los enlaces son solo para material de fondo.

Como lo mencionó Steven, 1/2 ºC es muy ambicioso e innecesario cuando se habla de comida.

El sensor de temperatura más fácil será un termistor. Pueden manejar el rango y, de lo contrario, solo necesitan una resistencia de carga. El resultado también será proporcional a su suministro, por lo que cualquier variación de suministro se cancelará. Detectar fallas es fácil en el firmware ya que las lecturas muy cerca de la parte superior o inferior del rango indican temperaturas poco realistas. Si obtiene algo fuera de un rango de temperatura válido, asume un fallo de hardware e ingrese lo que crea que es el modo seguro. Esto es realmente un problema de firmware, no un hardware con un termistor y la resistencia de carga adecuada.

En cuanto a que sea seguro para los alimentos, encerrar la sonda en un vidrio debe ser bueno. ¿Qué hay de epoxizar el termistor en la parte inferior de un tubo de ensayo pequeño, que luego se convierte en la sonda? La parte superior se puede sellar con pegamento caliente o algo. Debe ser impermeable, pero la comida no debería estar allí. Solo dos cables aislados deben emerger de la parte superior del tubo. El vidrio es bastante bueno para transmitir calor. La constante de tiempo de la sonda aún debe ser menor que la constante de tiempo desde la potencia del calentador hasta la temperatura de cambio de alimentos.

Los termistores no son muy precisos a menos que pague mucho dinero. Para un proyecto de pasatiempo único, obtendría cualquier termistor que se pueda tener en el rango correcto y lo calibraría manualmente. Calibre a unas pocas temperaturas conocidas determinadas a partir de un termómetro conocido y confiable, luego haga interpolar el firmware entre ellas. Para obtener un crédito adicional, incluso puede consultar la ecuación nominal del termistor, ajustar sus puntos medidos lo mejor posible, y luego derivar la función continua de eso. Puede rellenar una tabla fija en el firmware con muchos segmentos de la función calibrada, de modo que la interpolación lineal entre segmentos será bastante buena.

Una vez más, 1/2 ° C está pidiendo demasiado, pero de todos modos no necesitas mucho. Un termistor con quizás 4 puntos de calibración, ajuste de ecuación y luego interpolación debería estar bien para resolver el problema real.

Usando el LM335Z, puede calibrar el error de compensación y ganancia para cualquier sensor dado con 2 lecturas de prueba a 0'C 100'C con hielo y agua hirviendo.

Luego obtenga una lectura de verificación en el rango medio, digamos 50'C.

Usted puede hacer una plantilla de prueba y calibrar un sensor como su estándar de plata contra el termómetro estándar de oro. Luego guarda los errores esperados-reales y calcula una progresión lineal o ganancia y número de compensación para guardar en EEPROM para que se convierta en un conjunto calibrado. Si obtiene un lote, es posible que todos tengan el mismo error de compensación y ganancia que puede corregir en el software para mostrar la lectura corregida.

Con los estándares de 0.1'C, puede esperar un error de 0.2'deg y usar cualquier pantalla que elija para garantizar ese error de 0.5'C para sus puntos de ajuste críticos.

Ver Fig 3

enlace

Sellaría el sensor con una capa delgada de epoxi de grado alimenticio para proteger el dispositivo de la fuga de humedad y utilizaría un par trenzado o dos alambres flexibles de par trenzado usando 2 como escudo y luego utilizaría "choques de ferrita CM" para absorber la interferencia de RF .

A continuación, necesita un ADC con una precisión garantizada de +/- 0.5 bit o quizás 1 en 256 niveles para una precisión de 0.5 / 100%. Esto no está garantizado en la mayoría de los Arduino, por lo que necesita usar un DAC de hardware para probar esto en Salida menos Entrada en un alcance de 2 canales y seleccionar AC pair para CH1 y CH2 y luego mostrar el modo XY CH1 vs Ch2 para obtener un punto central que Atraviesa un máximo de +/- 1 bit. Cualquier ruido Vref en su ADC causará niveles de cuantización omitidos o histéresis durante transiciones como 01111 a 10000 y la interferencia de la conexión a tierra analógica a la entrada a tierra analógica fallará en la monotonicidad.

Consulte el sitio de TI para obtener información sobre los errores de ADC.

@Richard Russell < < Aprecio la necesidad de un control de 0,5 grados centígrados en los estilos de cocción orgánicos a bajas temperaturas donde el organismo vivo comienza a morir rápidamente por encima de la temperatura de Pasteur cuando se elimina la bacteria.

Si fuera yo, calibraría para una precisión de 0,1 grados utilizando mis temperaturas de calibración de ganancia de compensación entre 45 y 65 grados C después de que esté firmemente adherida al recipiente bien aislado. Luego puede realizar cualquier otra cocina comercial en el mercado ... suponiendo que esté bien aislada en dieléctrico de alto valor R.

Luego, para obtener una apariencia que le permita cobrar $ 500, envuélvalo con precisión SS estadounidenses que, como el "Spirit of St Louis", están muy rayados y muy pulidos. ;)

Personalmente, los profesionales que lo hacen todos los días graban el ácido exterior del SS con una obra de arte de importancia histórica en la cocina por $ 50 y luego cobran un costo adicional por las ilustraciones personalizadas con el logotipo personal y el nombre de la empresa. Solo pregunta si necesitas una buena referencia.

Gracias por dejarme ayudarte con tu objetivo.

Basándome en la información proporcionada en otras respuestas y en búsquedas adicionales, encontré un Sonda DS18B20 a prueba de agua en Alpha-Crucis (UE). También está disponible en Adafruit en los Estados Unidos.

Cumple todos mis requisitos y tiene un factor de forma ideal.