اقدامات برای بهبود دقت اندازه گیری مقاومتهای حرارتی و ترموکوپل ها!

2.2 اقدامات برای بهبود دقت اندازه گیری ترموکوپل ها
مشابه روش پل متعادل سه سیم ، ولتاژهای خروجی V1 و V2 از مدار نشان داده شده در شکل 2 نسبتاً اندک هستند و یک تقویت کننده ولتاژ باید قبل از تبدیل A/D اضافه شود. ولتاژ مرجع VR به طور کلی توسط یک منبع ولتاژ ثابت دقیق برای تهیه یک سیگنال ولتاژ پایدار ارائه می شود. علاوه بر این ، هنگامی که نرم افزار میکروکنترلر یک الگوریتم و طول کلمه مناسب را در محاسبات ریاضی انتخاب می کند ، خطای محاسبه نیز می تواند نادیده گرفته شود. با این حال ، ضریب تقویت و RV مدار تقویت کننده از مؤلفه به مؤلفه ، به ویژه در تولید جرم ، هنگامی که صحت اجزای آن برای اطمینان از یکنواختی دشوار است ، متفاوت خواهد بود. بنابراین ، برای یک مدار ورودی خاص ، خطاهای ناشی از و RV نیز باید در نظر گرفته شود.
به منظور از بین بردن خطاهای ناشی از RV ، از روش کالیبراسیون می توان برای کالیبراسیون خودکار و محاسبه مدار واقعی و مقادیر RV در طول تولید ابزار استفاده کرد و سپس این دو پارامتر در حافظه غیر فرار ابزار ثبت می شوند. هنگامی که ابزار دما را اندازه گیری می کند ، پارامترها طبق فرمول (1) خوانده می شوند و محاسبه می شوند تا دمای اندازه گیری شده دقیق بدست آورند.
اگر سیم طولانی در شکل 2 با کوتاهترین سیم ممکن جایگزین شود (یعنی R {1}}) ، و مقاومت حرارتی RT توسط یک مقاومت دقیق R جایگزین می شود ، VAD ولت ولتاژ مرجع مبدل A/D است ، ضریب بزرگنمایی ولتاژ است و بقیه بدون تغییر باقی می مانند:

در فرمول (4) ، R یک مقاومت دقیق با مقدار مقاومت شناخته شده است. D نتیجه تبدیل A/D است که به راحتی از دستگاه نمایشگر ابزار قابل خواندن است. VR و VAD ولتاژ مرجع هستند که ثابت هستند. عامل بزرگنمایی کل مدار است. k عامل متناسب تبدیل A/D است ، مانند K =214 برای مبدل 14- bit A/d. سپس فقط دو RV ناشناخته و در فرمول (2) وجود دارد. برای یک مدار ورودی خاص ، اگر دو مقاومت دقیق R1 و R2 با مقادیر مقاومت شناخته شده به مدار نشان داده شده در شکل 2 برای کالیبراسیون (هنگام کالیبراسیون ، سعی کنید R =0) وصل شوند ، می توان مجموعه ای از معادلات خطی دو متغیر را بدست آورد. بنابراین ، برای یک مدار ورودی خاص ، و RV را می توان از معادلات حل کرد و نتایج به شرح زیر است:

روش کالیبراسیون فوق را می توان به شرح زیر خلاصه کرد: دو مقاومت استاندارد استاندارد R1 و R2 با مقادیر مقاومت شناخته شده به ترتیب به پایانه های ورودی ابزار متصل می شوند و مقاومت سیم اتصال تا حد ممکن به حداقل می رسد. در این زمان ، خوانش های ابزار D1 و D2 ضبط می شوند ، و پارامترهای ناشناخته و RV از ابزار کالیبره شده می توانند با جایگزینی آنها در فرمول (5) محاسبه شوند. در استفاده ، توصیه می شود از همان منبع مرجع برای VR و VAD استفاده کنید ، به طوری که محاسبه در فرمول (5) مستقل از صحت ولتاژ مرجع باشد. این روش تفاوت بین منابع مرجع مختلف ، به ویژه تأثیر رانش زمان و رانش دما از منابع مختلف را کاهش می دهد.
مدار اندازه گیری 2.3
شکل 3 مدار ورودی جلوی سیستم اندازه گیری دمای PT100 با دقت بالا است که در آن ولتاژ مرجع PT100 و ولتاژ مرجع مبدل A/D ICL7135 منبع مرجع ولتاژ یکسان است. دو سیگنال ورودی اندازه گیری V1 و V2 PT100 با همان تقویت کننده عملیاتی ({8}}} R3/R4) تقویت می شوند و سپس وارد مبدل A/D می شوند. میکرو رله K1 برای انتخاب کانال استفاده می شود. این روش تقویت کننده عملیاتی ، مبدل A/D و منبع ولتاژ مرجع را به اشتراک می گذارد و تأثیر تفاوت بین دستگاه های مختلف بر نتایج اندازه گیری را کاهش می دهد. نتیجه تبدیل A/D ICL7135 در حالت سریال به میکروکنترلر متصل شده است ، که می تواند درگاه IO از میکروکنترلر را تا حد زیادی ذخیره کند. هنگام کالیبراسیون مدار ، از مقاومتهای استاندارد 100Ω و 300Ω برای کالیبراسیون استفاده می شود و نتایج کالیبراسیون و RV در EEPROM سیستم میکروکنترلر ذخیره می شوند. در اندازه گیری واقعی ، سیستم میکروکنترلر به عنوان مقادیر شناخته شده از RV خارج می شود و مقدار RT مقاومت را با فرمول (3) محاسبه می کند.

2.4 تجزیه و تحلیل آزمون مدار اندازه گیری

در مقایسه با روش پل متعادل سه سیم ، نتایج تشخیص این مدار بسیار بهبود یافته است. جدول 1 مقایسه مقادیر مقاومت استاندارد است که توسط دو روش مختلف اندازه گیری می شود. در میان آنها ، R مقاومت خط است.

از جدول 1 مشاهده می شود که نتایج اندازه گیری نظری روش پل متعادل سه سیم دارای خطاهای زیادی است و خطای ناشی از افزایش مقاومت خط R بزرگتر است. از آنجا که مقدار مقاومت مقاومت حرارتی برای اندازه گیری افزایش می یابد ، خطای مطلق نیز افزایش می یابد. در جدول 1 ، خطای مطلق 2.57 ٪ است که مقاومت اندازه گیری شده RT {5}} ω و مقاومت خط r {6}} ω. نتایج اندازه گیری واقعی روش سه سیم بهبود یافته مورد استفاده در این مقاله فقط یک خطای مطلق فقط {8}} 3 Ω و یک خطای نسبی {10 {}}} 1 ٪ در محدوده داده های اندازه گیری شده است. مبدل A/D مورد استفاده در مدار فقط معادل 14-} دقت تبدیل A/D است. در صورت استفاده از مبدل A/D با دقت بالاتر ، می توان از دقت اندازه گیری بالاتر حاصل شد. در ابزار اندازه گیری دمای سنسور مقاومت حرارتی واقعی ، همچنین لازم است یک برنامه مرتبط اضافه شود که مقاومت اندازه گیری شده را به دمای مربوطه تبدیل می کند. یعنی پس از اندازه گیری RT ، مقدار دمای واقعی را می توان با فرمول (1) به طور دقیق حل کرد.

3 نتیجه گیری

روش پل متعادل سه سیم به طور گسترده ای در اندازه گیری مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد ، اما مشکلی وجود دارد که خطای اندازه گیری ناشی از مقاومت سرب سنسور از بین نمی رود. در این مقاله به تجزیه و تحلیل مشکلات موجود در روش پل متعادل برای اندازه گیری مقاومتهای حرارتی ، یک روش اندازه گیری سه سیم تقسیم ولتاژ ثابت پیشنهاد می کند ، علل و عوامل تأثیرگذار خطای مدار اندازه گیری را تجزیه و تحلیل می کند ، مشتق می شود و پارامترهای تأثیرگذار و فرمول های مقاومت را که اندازه گیری می شود ، ایجاد می کند و از جمله A/Distruction An-Distruction Amplifier An-Distrantue An-An-Distrance An-an An-an Consinter An-an An-an Consinter An-an Consinter An-an an an an an an ییلاقی. میکرو رایانه تک تراشه. سرانجام ، دقت آزمایش مدار طراحی شده آزمایش و تعیین می شود. این آزمایش نشان می دهد که وقتی روش پل متعادل سه سیم ، مقدار مقاومت استاندارد 1 {6}} 0 300 ~ 300 ~ را اندازه گیری می کند و مقاومت خط 0 ~ 20Ω است ، خطای اندازه گیری **** به 2.57 ٪ می رسد ، در حالی که خطای اندازه گیری متوازن فقط 0.1 ٪ است. بنابراین ، یک مدار اندازه گیری مقاومت حرارتی سه سیم با دقت بالا بدست می آید.