Priemonės, skirtos pagerinti šiluminių rezistorių ir termoelementų matavimo tikslumą!

2.2 Termoelementų matavimo tikslumo gerinimo priemonės
Panašiai kaip trijų laidų subalansuoto tilto metodas, 2 paveiksle parodytos grandinės išėjimo įtampos V1 ir V2 yra palyginti mažos, o prieš konversiją A/D reikia pridėti įtampos stiprintuvą. Remdos įtampos VR paprastai teikia tikslios konstantos įtampos šaltinis, kad būtų stabilus įtampos signalas. Be to, kai mikrovaldiklio programinė įranga matematiniuose skaičiavimuose pasirenka tinkamą algoritmą ir žodžio ilgį, skaičiavimo klaidą taip pat galima ignoruoti. Tačiau stiprintuvo grandinės amplifikacijos koeficientas ir RV skirsis įvairiose komponentuose, ypač masinės gamybos metu, kai komponentų tikslumą sunku užtikrinti vienodumą. Todėl konkrečioje įvesties grandinėje taip pat reikia atsižvelgti į klaidas ir RV.
Norint pašalinti klaidas, kurias sukelia ir RV, kalibravimo metodas gali būti naudojamas automatiškai kalibruoti ir apskaičiuoti faktines grandinės ir RV vertes prietaiso gamybos metu, o tada šie du parametrai įrašomi į nepriimtiną instrumento atmintį. Kai instrumentas matuoja temperatūrą, parametrai nuskaitomi ir apskaičiuojami pagal (1) formulę, kad būtų galima gauti tikslią išmatuotą temperatūrą.
Jei ilgą laidą 2 paveiksle pakeičia trumpiausia įmanoma laida (ty r =0), o šiluminis rezistorius RT pakeičiamas tikslaus rezistoriumi R, VAD yra A/D keitiklio etaloninė įtampa, tada liko, o poilsis nesikeičia, tada:

4 formulėje R yra tikslusis rezistorius, turintis žinomą pasipriešinimo vertę; D yra A/D konvertavimo rezultatas, kurį galima lengvai nuskaityti iš prietaiso rodymo įrenginio; VR ir VAD yra etaloninės įtampos, kurios yra konstantos; yra bendras grandinės padidinimo koeficientas; K yra proporcingas a/d konversijos koeficientas, toks kaip k =214, skirtas 14- bitų a/d keitikliui. Tada yra tik du nežinomi RV ir (2) formulėje. Konkrečioje įvesties grandinėje, jei du tikslūs rezistoriai R1 ir R2 su žinomomis pasipriešinimo vertėmis yra prijungtos prie grandinės, parodytos 2 paveiksle, kalibravimui (kai kalibruojant, pabandykite padaryti R =0), galima gauti dviejų kintamųjų tiesinių lygčių rinkinį. Taigi, konkrečiai įvesties grandinei, o RV galima išspręsti iš lygčių, o rezultatai yra šie:

Aukščiau pateiktą kalibravimo metodą galima apibendrinti taip: Du tikslūs standartiniai rezistoriai R1 ir R2 su žinomomis varžos vertėmis yra sujungtos atitinkamai prie prietaiso įvesties gnybtų, o jungiamojo laido atsparumas yra kuo mažiau sumažinamas. Šiuo metu registruojami prietaiso rodmenys D1 ir D2, o nežinomi kalibruoto prietaiso parametrai ir RV gali būti apskaičiuoti pakeičiant juos į (5) formulę. Naudojama, rekomenduojama naudoti tą patį etaloninį šaltinį VR ir VAD, kad (5 formulės) apskaičiavimas nepriklausytų nuo etaloninės įtampos tikslumo. Šis metodas sumažina skirtumus tarp skirtingų etaloninių šaltinių, ypač skirtingų nuorodų laiko dreifo ir temperatūros dreifo įtaka.
2.3 Matavimo grandinė
3 paveikslas yra aukšto tikslumo PT100 temperatūros matavimo sistemos priekinė įvesties grandinė, kurioje PT100 etaloninė įtampa ir A/D keitiklio atskaitos įtampa ICL7135 yra tas pats įtampos atskaitos šaltinis. Du PT100 matavimo įvesties signalai V1 ir V2 yra sustiprinami tuo pačiu veikimo stiprintuvu ({1+ R3/R4) laikais ir įveskite A/D keitiklį. Mikro relė K1 naudojama kanalo pasirinkimui. Šis metodas dalijasi operatyviniu stiprintuvu, A/D keitikliu ir etalonine įtampos šaltiniu, sumažindamas skirtingų įrenginių skirtumų poveikį matavimo rezultatams. ICL7135 A/D konvertavimo rezultatas yra prijungtas prie mikrovaldiklio nuoseklųjį režimą, kuris gali žymiai išsaugoti mikrovaldiklio IO prievadą. Kalibravus grandinę, kalibravimui naudojami standartiniai rezistoriai 100Ω ir 300Ω, o kalibravimo rezultatai ir RV yra saugomi mikrokaldiklių sistemos EEPROM. Faktiniame matavime mikrovaldiklių sistema išima ir RV išima kaip žinomas vertes ir apskaičiuoja varžos RT vertę pagal (3) formulę.

2.4 Matavimo grandinės bandymo analizė

Palyginti su trijų laidų subalansuoto tilto metodu, šios grandinės aptikimo rezultatai buvo žymiai pagerinti. 1 lentelė yra standartinių pasipriešinimo verčių, išmatuotų dviem skirtingais metodais, palyginimas. Tarp jų R yra linijos pasipriešinimas.

Iš 1 lentelės matyti, kad trijų laidų subalansuoto tilto metodo teoriniai matavimo rezultatai turi dideles klaidas, o klaidų, kurias sukelia didėjantis atsparumas linijoms r, yra didesnė. Didėjant šiluminio rezistoriaus atsparumo vertei, padidėja ir absoliuti paklaida. 1 lentelėje absoliuti paklaida yra 2,57%, kai išmatuotas pasipriešinimas RT =300 ω ir linijos pasipriešinimas r =20 ω. Faktiniai šiame darbe naudojamo patobulinto trijų laidų metodo matavimo rezultatai turi absoliučią paklaidą tik 0. 3 Ω ir santykinė ± 0. 1% matomame duomenų diapazone. Grandinėje naudojamas A/D keitiklis yra lygus tik 14- bitų A/D konversijos tikslumui. Jei naudojamas aukštesnio tikslo A/D keitiklis, galima pasiekti didesnį matavimo tikslumą. Faktiniame šiluminio rezistoriaus jutiklio temperatūros matavimo priemonėje taip pat būtina pridėti susijusią programą, kuri išmatuotą pasipriešinimą paverčia atitinkama temperatūra. T. y., Išmatuojus RT, tikrąją temperatūros vertę galima tiksliai išspręsti pagal formulę (1).

3 Išvada

Trijų laidų subalansuotas tilto metodas yra plačiai naudojamas atliekant šiluminio rezistoriaus matavimą, tačiau yra problema, kad jutiklio švino atsparumo sukeltos matavimo paklaidos negalima pašalinti. Straipsnyje analizuojamos subalansuoto tilto metodo, skirto šiluminiams rezistoriams matuoti, problemas, siūlo pastovų įtampos daliklio trijų laidų matavimo metodą, analizuoja matavimo grandinės paklaidos priežastis ir įtaką, išveskite ir nustato įtaką ir nustato įtaką, įskaitant įtaką, taip pat ir su keičiamaisiais, taip pat ir su konvertuojimu, taip pat ir su konvertuojimu, taip pat su konvertuojamaisiais ir formulėmis, taip pat ir su konvertuojimu, taip pat ir su konvertuojimu, taip pat ir su konvertuojamaisiais, taip pat ir su konvertuojamaisiais, taip pat ir su konvertuojimu, taip pat ir su konvertuojamaisiais. vieno lusto mikrokompiuteris. Galiausiai patikrinamas ir nustatomas suprojektuotos grandinės bandymo tikslumas. Testas rodo, kad kai trijų laidų subalansuoto tilto metodas matuoja standartinę varžos vertę 1 0 0 ~ 300Ω, o atsparumas linijai yra 0 ~ 20Ω, **** matavimo paklaida siekia 2,57%, o subalansuota trijų laidų matavimo paklaida yra tik ± 0,1%. Taigi gaunama aukšto tikslo trijų laidų šiluminio rezistoriaus matavimo grandinė.