Измерение уровня азота

[eddy_em]

Вчера спаял две линейки (почти полуметровой длины) из полосы 0.8мм стеклотекстолита (шириной 1см). В нижней части через 1см напаял килоомных NTC (10 штук). Одну полосу сделал последовательно, вторую - параллельно. Но в обоих случаях факир был пьян: даже при параллельном соединении погруженная всего лишь на треть в азот линейка уже зашкаливала за пределы измерения мультиметра (30МОм).
Сегодня напаял туда платиновые pt1000. С ними получилось значительно лучше:

Здесь синим отмечен график, который я снимал, плавно опуская полосу в дьюар (а отверстие в горловине заткнул тряпкой, имитируя, как оно будет с "автозаливалкой"). Оранжевым — график с подъемом после полной заморозки. Гистерезиса в данных нет, разброс только из-за того, что в первом случае (когда поднимал), я слишком мало выжидал для стабилизации сопротивления (и писал данные, пока оно еще изменялось). Красной линией отмечен момент, когда все датчики вышли из азота. Как видим, над жидкостью устанавливается четкий градиент температуры и получается довольно-таки линейный участок, позволяющий определять расстояние до поверхности азота даже когда все терморезисторы вне жидкости.
Слева синяя кривая кончается, когда все датчики уже погружены (дальше сопротивление не меняется, что и видно по горизонтальному участку оранжевой кривой).
По горизонтали отложена условная высота (от горловины дьюара до линии, которую я маркером на полосе нарисовал). Потом мы измерили положение жидкости от горловины, оказалось, что отметке H=7см соответствует положение верхнего датчика примерно на полсантиметра ниже уровня азота (вот оттуда и кончилось изменение температуры при погружении). Ну, а на отметке H=17см нижний датчик на 0.5см выше уровня азота.
Кончается линейный участок на отметке H=14см (т.е. в азот погружено лишь 3 датчика). А различия после погружения семи датчиков (H<=10) уже почти незаметны (R в кОм): R(7)=1.918, R(8)=1.935, R(9)=1.950, R(10)=1.970.
Дальше я промоделировал, сколько это будет в ADU, если датчиков было бы пять (соответственно, тогда бы они были через 2см и ряд надо было бы проредить) при элементарном измерении напряжения на терморезисторе как на делителе с верхним плечом в 1кОм (0.1%):

Здесь уже веселее: почти линейный участок идет до H=10 (погружено 7 терморезисторов). Последние три тоже на почти линейном участке с разницей в 10-12ADU между соседними величинами. У меня показания с АЦП снимаются посредством DMA, заполняющего по 9 значений (откуда берется медиана), в итоге плавают лишь младшие 2 разряда (а иногда и один только младший). Правда, температура в корпусе будет далеко не постоянной (после заливки она будет несколько понижаться, т.к. через корпус проходят заливочный канал и канал для спуска газообразного азота), ну, посмотрим, как там в "боевых условиях" будет.