A termikus ellenállások és a hőelemek mérési pontosságának javítására szolgáló intézkedések!

2.2 A hőelemek mérési pontosságának javítására irányuló intézkedések
Hasonlóan a három vezetékes kiegyensúlyozott híd módszerhez, a 2. ábrán bemutatott áramkör kimeneti feszültségei viszonylag kicsik, és az A/D átalakítás előtt egy feszültség erősítőt kell hozzáadni. A VR referencia feszültségét általában egy precíziós állandó feszültségforrás biztosítja, hogy stabil feszültségjelet biztosítson. Ezenkívül, amikor a mikrovezérlő szoftver megfelelő algoritmust és szóhosszot választ a matematikai számításokban, a számítási hibát szintén figyelmen kívül lehet hagyni. Az erősítő áramkör amplifikációs tényezője és RV -je azonban az alkatrészektől az alkatrészekig, különösen a tömegtermelésben, ha az alkatrészek pontossága nehéz az egységesség biztosítása. Ezért egy adott bemeneti áramkör esetében a RV által okozott hibákat is figyelembe kell venni.
A és az RV által okozott hibák kiküszöbölése érdekében a kalibrációs módszer felhasználható a tényleges áramkör és az RV értékek automatikus kalibrálására és kiszámítására a műszer előállításánál, majd ezt a két paramétert rögzítik a műszer nem egyértelmű memóriájában. Amikor a műszer méri a hőmérsékletet, a paramétereket az (1) képlet szerint kell kiszámítani, hogy pontos mért hőmérsékletet kapjunk.
Ha a 2. ábrán látható hosszú huzalt a lehető legrövidebb huzal helyettesíti (azaz r =0), és az RT hőállóságot az R precíziós ellenállás helyettesíti, akkor a VAD az A/D konverter referenciakifeszültsége, a feszültség nagyítási tényezője, és a többi változatlan marad, majd:

A (4) képletben R egy precíziós ellenállás, amely ismert ellenállási értékkel rendelkezik; D az A/D konverzió eredménye, amely könnyen olvasható a műszer kijelző eszközéről; A VR és a VAD referenciafeszültségek, amelyek állandóak; az áramkör teljes nagyítási tényezője; K az A/D konverzió arányos tényezője, például K =214 egy 14- bit A/D konverternél. Akkor csak két ismeretlen lakóautó van és a (2) képletben van. Egy specifikus bemeneti áramkör esetében, ha az ismert ellenállási értékekkel rendelkező R1 és R2 két precíziós ellenállást a 2. ábrán bemutatott áramkörhez csatlakoztatják a kalibráláshoz (kalibráláskor próbáljuk meg R =0), akkor kétváltozós lineáris egyenletek halmaza kapható. Így egy adott bemeneti áramkörnél és az RV az egyenletekből oldható meg, és az eredmények a következők:

A fenti kalibrációs módszert az alábbiak szerint lehet összefoglalni: Az ismert ellenállási értékekkel rendelkező R1 és R2 két precíziós standard ellenállást a műszer bemeneti csatlakozóihoz csatlakoztatják, és a csatlakozó vezeték ellenállása minimalizálódik, amennyire csak lehetséges. Ebben az időben a D1 és D2 műszeres leolvasást rögzítik, és a kalibrált műszer ismeretlen paramétereit és RV -jét kiszámíthatjuk úgy, hogy helyettesítik azokat (5) képletbe. Használatban ajánlott ugyanazt a referenciaforrást használni a VR -hez és a VAD -hez, hogy a (5) képlet kiszámítása független legyen a referenciafeszültség pontosságától. Ez a módszer csökkenti a különböző referenciák közötti különbségeket, különös tekintettel az idő sodródásának és a különböző referenciák hőmérsékleti sodródásának hatására.
2.3 Mérési áramkör
A 3. ábra a nagy pontosságú PT100 hőmérséklet-mérő rendszer első bemeneti áramköre, amelyben a PT100 referenciafeszültség és az A/D konverter ICL7135 referenciakóda ugyanaz a feszültség referenciaforrás. A PT100 V1 és V2 két mérési bemeneti jelét ugyanazon operatív erősítő (1+ R3/R4) időpontosítóval amplifikálja, majd írja be az A/D konvertert. A K1 mikroelét használják a csatorna kiválasztásához. Ez a módszer megosztja az operatív erősítőt, az A/D konvertert és a referenciafeszültség -forrást, csökkentve a különböző eszközök közötti különbségek hatását a mérési eredményekre. Az ICL7135 A/D konverziós eredménye soros módban csatlakozik a mikrovezérlőhöz, amely nagymértékben megmentheti a mikrovezérlő IO portját. Az áramkör kalibrálásakor a 100Ω és 300Ω standard ellenállást használják a kalibráláshoz, a kalibrációs eredményeket és az RV -t a mikrovezérlő rendszer EEPROM -jában tárolják. A tényleges mérés során a mikrokontroller rendszer kiszáll, és az RV ismert értékekként, és kiszámítja az ellenállás RT értékét a (3) képlet alapján.

2.4 A mérési áramkör vizsgálatának elemzése

A három vezetékes kiegyensúlyozott híd módszerrel összehasonlítva ennek az áramkörnek a detektálási eredményei jelentősen javultak. Az 1. táblázat a standard ellenállási értékek összehasonlítása két különböző módszerrel mért. Közülük R a vonal ellenállás.

Az 1. táblázatból látható, hogy a három vezetékes kiegyensúlyozott híd módszer elméleti mérési eredményei nagy hibákkal rendelkeznek, és az R vonalállóság növekedése által okozott hiba nagyobb. Ahogy a mérni kívánt termikus ellenállás ellenállási értéke növekszik, az abszolút hiba is növekszik. Az 1. táblázatban az abszolút hiba 2,57%, ha az RT =300 ω mért rezisztencia és az R =20 ω vonal ellenállás. Az ebben a cikkben alkalmazott továbbfejlesztett három vezetékes módszer tényleges mérési eredményei abszolút hibájuk csak 0. 3 Ω és relatív hiba ± 0. Az áramkörben használt A/D konverter csak a 14- bit A/D konverziós pontossággal egyenértékű. Ha magasabb pontosságú A/D-konvertert használnak, akkor nagyobb mérési pontosság érhető el. A tényleges termikus ellenállás -érzékelő hőmérséklet -mérőműszerében egy kapcsolódó programot is hozzá kell adni, amely a mért ellenállást a megfelelő hőmérsékletre konvertálja. Vagyis az RT mérése után a tényleges hőmérsékleti értéket pontosan meg lehet oldani az (1) képlettel.

3 következtetés

A három vezetékes kiegyensúlyozott híd módszert széles körben alkalmazzák a termikus ellenállás mérésében, de van egy probléma, hogy az érzékelő ólom-ellenállásának által okozott mérési hibát nem lehet kiküszöbölni. Ez a cikk elemzi a termikus ellenállások mérésére szolgáló kiegyensúlyozott híd módszerrel kapcsolatos problémákat, állandó feszültség-elválasztót javasol, három huzal-mérési módszert, elemzi a mérési áramkör hibáinak okait és befolyásoló tényezőit, levezeti és létrehozza az ellenállás befolyásoló paramétereit és az ellenállók konverzióját, és egy teljes mérési áramkört is tartalmaz, és egy teljes mérőeszközt tartalmaz, és egy teljes mérőeszközt tartalmaz, és egy teljes mérőeszközt tartalmaz, és egy teljes mérőeszközt tartalmaz, és egy teljes mérőeszközt tartalmaz, és egy teljes mérőeszközt tartalmaz, és egy teljes mérőeszközt tartalmaz. Mikrokomputer. Végül megvizsgáljuk és meghatározzuk a tervezett áramkör teszt pontosságát. A teszt azt mutatja, hogy amikor a három vezetékes kiegyensúlyozott híd módszer méri az 1 0 0 ~ 300Ω standard ellenállási értékét, és a vonal ellenállás 0 ~ 20Ω, a **** mérési hiba eléri a 2,57%-ot, míg a kiegyensúlyozott háromvezeték-mérési hiba csak ± 0,1%. Így nagy pontosságú, három vezetékes hőkezelés-mérési áramkört kapunk.