Термокамера (часть вторая)

Первая часть саги была посвящена в основном элементам Пельтье, эта часть будет подготовительной к запуску камеры.

Поскольку мне пока-еще едут контроллеры Arroyo 5305, решил подготовить для них бокс.

Кабель термокамеры был оконцован на разъем DB15(стандартный для Arroyo). Есть пара нюансов, указанных в документиации — для вывода контроллера на полный ампераж, в разъеме надо замкнуть пины 12 и 13. А так-же Пельт надо подключать сразу 6-ю пинами(3 шт. на плюс, 3 шт. на минус), что в принципе ожидаемо, т.к. максимальный ток 5А.

 

Судя по мануалу контроллеров, они проектировались для работы с NTC 10k термисторами. Это не удивительно, поскольку термисторы — самое стабильное на чем можно строить ОС по температуре близкой к комнатной. Лазерщики знают этот нюанс.  Мною были закуплены недорогие термисторы Epcos B57861S0103F040, они довольно миниатюрные и в удобном «формате»:

Сам термистор, был выведен из бокса по всем канонам жанра — экранированным проводом МСЭО 26-13 1×0.08. Думается мне, без экранировки посторонние наводки могут влиять на ОС по температуре. Исходя из соображений что разрешение измерения сопротивления термисторов при токе 100мкА довольно высокое — 1 Ом(согласно ДШ 5305),  получить наводку в 100 мкВ на не экранированный и не витой кабель — в принципе реально.

Сам-же контроллер требует, чтобы параметры термистора были введены как коэффициенты уравнения Стейнхарта-Харта, но производитель термисторов их не дает. На самом деле это и к лучшему, т.к. эти термисторы все-таки имеют некоторый разброс параметров от экземпляра к экземпляру.

Было решено вычислить коэффициенты по методу 3-х точек, используя онлайн-калькулятор любезно предоставленный SRS. Это во первых позволит задать более точную кривую зависимости сопротивления от температуры по сравнению с классическим β-коэффициентом, а во вторых скомпенсирует разницу термодатчиков. В качестве «калибра для переколки шкалы температур»(после прочтения этого завсегдатые любители метрологии лежат присмерти) был взят датчик TI TMP117, ничего более точного у меня нет.

На самом деле, особая точность тут не важна, поскольку термистор используется как элемент обратной связи PID-регулирования. На испытуемых устройствах(DUT) мне в любом случае придется ставить датчики TMP117.

Датчики были соединены вместе и помещены в металлический цилиндр. После были сняты показания при комнатной температуре, при близкой к минимальной температуре бокса и при близкой к максимальной.

По полученной таблице значений параметры были посчитаны:

Сопротивление при 25 градусах практически точно совпало с 10к, а β-коэффициент не сильно отклонился от паспортных 3988 ±1%, что в принципе можно списать на разного рода эффекты и на не идеальность датчика TMP117. Да, тест занял некоторое время зато я получил коэффициенты уравнения Стейнхарта-Харта, которые можно использовать при настройке термостата, и термистор максимально близко откалиброван к тому датчику TMP117 который я буду использовать в боксе. Это даст лучшую сходимость петли PID-регулирования к термодатчику используемому непосредственно для фиксации температуры DUT.

Для питания СВО и куллера я применил уже ставший классикой DIN БП Mean Well серии HDR-15.

Ввод кабелей в бокс я сделал через отрезок канализационной трубы, пустые полости в которой закрыл паралоном.

Замер сопротивления кабеля до TEC-модуля показал, что его сопротивление 100 мОм, что на токе 5А может вносить существенную ошибку 0.5В при отображении напряжения модуля. К счастью в 5305 есть возможность указания сопротивления кабеля, чтобы его учесть в расчете напряжения. Но на будущее я учту, что кабель стоило-бы взять потолще.

Щели при стыке крышки я прикрыл паралоном по контуру.

Пошел ждать контроллер дальше…