Termiliste takistite ja termopaaride mõõtmise täpsuse parandamise meetmed!

2.2 Termopaaride mõõtmise täpsuse parandamise meetmed
Sarnaselt kolmejuhtmelise tasakaalustatud silla meetodiga on joonisel 2 näidatud vooluahela väljundpinged V1 ja V2 suhteliselt väikesed ja enne A/D teisendamist tuleks lisada pingevõimendi. Võrdluspinge VR -i tagab tavapärase konstantse pingeallikaga tavaliselt stabiilse pingesignaali saamiseks. Lisaks, kui mikrokontrolleri tarkvara valib matemaatilistes arvutustes sobiva algoritmi ja sõna pikkuse, saab arvutusviga ka eirata. Kuid võimendi vooluahela võimendustegur ja RV varieeruvad komponendist komponendist, eriti masstootmises, kui komponentide täpsust on keeruline ühtlust tagada. Seetõttu tuleb konkreetse sisendskeemi korral arvestada ka ja RV põhjustatud vead.
RV-st ja RV-st põhjustatud vigade kõrvaldamiseks saab kalibreerimismeetodit kasutada instrumendi tootmise ajal tegelike vooluahelate ja RV väärtuste automaatseks kalibreerimiseks ja arvutamiseks ning seejärel registreeritakse need kaks parameetrit instrumendi mittelenduvas mälus. Kui instrument mõõdab temperatuuri, loetakse parameetrid ja arvutatakse vastavalt valemile (1), et saada täpne mõõdetud temperatuur.
Kui joonisel 2 esitatud pikk juhtme asendatakse võimalikult lühima traadiga (st r =0) ja termiline takisti RT asendatakse täpsustakistiga R, on VAD A/D muunduri võrdluspinge, on pinge suurendamise tegur ja ülejäänud jäävad siis lahti, siis:::::::

Valemis (4) on R teadaoleva takistuse väärtusega täppiskihiline takisti; D on A/D teisendamise tulemus, mida saab instrumendi kuvaseadmest hõlpsasti lugeda; VR ja VAD on võrdluspinged, mis on konstandid; on vooluringi kogu suurendustegur; K on A/D muundamise proportsionaalne tegur, näiteks k =214 14- bitti a/d muunduri jaoks. Siis on ainult kaks tundmatut RV ja valemis (2). Spetsiifilise sisendskeemi puhul on joonisel 2 näidatud vooluahelaga ühendatud kaks täppistakisti R1 ja R2 kalibreerimiseks (kalibreerimisel (kalibreerimisel, teha r =0), on kahe eluasemega lineaarvõrrandite komplekt. Seega saab konkreetse sisendskeemi ja RV jaoks võrranditest lahendada ja tulemused on järgmised:

Ülaltoodud kalibreerimismeetodi võib kokku võtta järgmiselt: kaks täppisstandardi takistit R1 ja R2, millel on teadaolevad takistusväärtused, ühendatakse vastavalt instrumendi sisendklemmidega ja ühendusjuhtme takistus minimeeritakse nii palju kui võimalik. Sel ajal registreeritakse instrumendi näidud D1 ja D2 ning kalibreeritud instrumendi tundmatu parameetrid ja RV saab arvutada, asendades need valemiga (5). Kasutamisel on soovitatav kasutada sama võrdlusallikat VR ja VAD jaoks, nii et valemi (5) arvutamine ei sõltu võrdluspinge täpsusest. See meetod vähendab erinevusi erinevate võrdlusallikate, eriti aja triivi ja erinevate viidete temperatuuri triivi mõju vahel.
2.3 Mõõtering
Joonis 3 on ülitäpse PT100 temperatuuri mõõtmissüsteemi esiosa, milles PT100 võrdluspinge ja A/D muunduri ICL7135 võrdluspinge on sama pinge võrdlusallikas. PT100 kahte mõõtmissignaali V1 ja V2 amplifitseeritakse sama operatiivse võimendi (1+ R3/R4) korda ja sisestage seejärel A/D muundur. Kanalivaliku jaoks kasutatakse mikrorelee K1. See meetod jagab operatiivset võimendit, A/D muundurit ja võrdluspingeallikat, vähendades erinevate seadmete erinevuste mõju mõõtmistulemustele. ICL7135 A/D teisendamise tulemus on ühendatud jadarežiimis mikrokontrolleriga, mis võib oluliselt salvestada mikrokontrolleri IO pordi. Ahela kalibreerimisel kasutatakse kalibreerimiseks standardtakisteid 100Ω ja 300Ω ning kalibreerimistulemused ja RV salvestatakse mikrokontrollerisüsteemi EEPROM -is. Tegeliku mõõtmise korral võtab mikrokontrollerisüsteem välja ja RV teadaolevate väärtustena ning arvutab vastupanu RT väärtuse valemi järgi (3).

2.4 Mõõtmisahela testi analüüs

Võrreldes kolmejuhtmelise tasakaalustatud silla meetodiga, on selle vooluahela tuvastamise tulemused oluliselt paranenud. Tabel 1 on standardtakistuse väärtuste võrdlus, mõõdetuna kahe erineva meetodi abil. Nende hulgas on R liiniresistentsus.

Tabelist 1 võib näha, et kolmejuhtmelise tasakaalustatud silla meetodi teoreetilistel mõõtmistulemustel on suured vead ja tõrge, mis on põhjustatud liini takistuse R suurenemisest suurem. Kui mõõdetava termilise takisti takistuse väärtus suureneb, suureneb ka absoluutne viga. Tabelis 1 on absoluutne viga 2,57%, kui mõõdetud takistus rt =300 ω ja reatakistus r =20 ω. Selles artiklis kasutatud täiustatud kolmejuhtmelise meetodi tegelike mõõtmistulemuste absoluutne viga on ainult 0. 3 Ω ja suhteline viga ± 0. 1% mõõdetud andmevahemikus. Ahelas kasutatav A/D muundur on samaväärne ainult 14- bitti A/D teisendamise täpsusega. Kui kasutatakse kõrgema ettevalmistusega A/D muundurit, on võimalik saavutada suurem mõõtmise täpsus. Tegelikus termilise takisti anduri temperatuuri mõõtmisinstrumendis on vaja lisada ka seotud programm, mis teisendab mõõdetud takistuse vastavaks temperatuuriks. See tähendab, et pärast RT mõõtmist saab temperatuuri tegeliku väärtuse valemiga (1) täpselt lahendada.

3 järeldus

Kolme juhtmega tasakaalustatud silla meetodit kasutatakse laialdaselt termilise takisti mõõtmisel, kuid on probleem, et anduri plii takistuse põhjustatud mõõtmisviga ei saa kõrvaldada. Selles artiklis analüüsitakse tasakaalustatud silla meetodis soojustakistide mõõtmiseks olemasolevaid probleeme, pakutakse välja konstantse pingejagaja kolmejuhtmelise mõõtmismeetodi, analüüsib mõõtmisahela vea põhjuseid ja mõjutavaid tegureid, tuletab ja kehtestab vastupidavuse parameetrid ja vastupidavuse piimaseadmed ning kavandatakse täieliku mõõtmise ambinaati, sealhulgas amper, sealhulgas An An An. ühekiibiga mikroarvuti. Lõpuks testitakse ja määratakse kavandatud vooluringi testi täpsus. Test näitab, et kui kolme juhtmega tasakaalustatud silla meetod mõõdab standardtakistuse väärtust 1 0 0 ~ 300Ω ja joonetakistus on 0 ~ 20Ω, siis **** mõõtmisviga ulatub 2,57%-ni, samas kui tasakaalustatud kolme juhtmega tõrge on ainult ± 0,1%. Seega saadakse ülitäpne kolmejuhtmeline termiline takisti mõõtmisahel.