Меры по повышению точности измерения тепловых резисторов и термопалей!

2.2 Измерения по повышению точности измерения термопавли
Подобно трехпроводному методу сбалансированного моста, выходные напряжения v1 и v2 схемы, показанной на рисунке 2, являются относительно небольшими, а усилитель напряжения следует добавлять перед конверсией A/D. Опорное напряжение VR обычно обеспечивается источником точного постоянного напряжения, чтобы обеспечить стабильный сигнал напряжения. Кроме того, когда программное обеспечение для микроконтроллера выбирает соответствующий алгоритм и длину слова в математических расчетах, ошибку расчета также можно игнорировать. Тем не менее, коэффициент усиления и RV схемы усилителя будут варьироваться от компонента до компонента, особенно в массовом производстве, когда точность компонентов трудно обеспечить однородность. Следовательно, для определенной входной схемы необходимо также учитывать ошибки и RV.
Чтобы устранить ошибки, вызванные и RV, метод калибровки может использоваться для автоматической калибровки и вычисления фактических значений схемы и RV во время производства прибора, а затем эти два параметра записываются в нелетуальной памяти инструмента. Когда прибор измеряет температуру, параметры считываются и рассчитываются в соответствии с формулой (1) для получения точной измеренной температуры.
Если длинный провод на рисунке 2 заменяется на самый короткий возможный провод (то есть r =0), а термический резистор RT заменяется на точный резистор R, VAD - это опорное напряжение конвертера A/D, коэффициент увеличения напряжения, а остальные остаются неизменным, то::

В формуле (4) r является точным резистором с известным значением сопротивления; D является результатом преобразования A/D, которое можно легко прочитать с устройства отображения прибора; VR и VAD являются эталонными напряжениями, которые являются постоянными; является общим коэффициентом увеличения схемы; K является пропорциональным фактором преобразования A/D, например k =214 для 14- бита A/D. Тогда есть только два неизвестных RV и в формуле (2). Для конкретной входной схемы, если два точных резистория R1 и R2 с известными значениями сопротивления подключены к схеме, показанной на рисунке 2 для калибровки (при калибровке, попытаться сделать R =0), можно получить набор из двух переменных линейных уравнений. Таким образом, для конкретной входной схемы, и RV может быть решена из уравнений, и результаты следующие:

Приведенный выше метод калибровки может быть суммирован следующим образом: два стандартных стандартных резисторов R1 и R2 с известными значениями сопротивления подключены к входным клеммам прибора соответственно, и сопротивление соединительного провода сводится к своему своему. В настоящее время записаны показания прибора D1 и D2, и неизвестные параметры и RV калиброванного прибора могут быть рассчитаны путем замены их в формулу (5). При использовании рекомендуется использовать тот же справочный источник для VR и VAD, чтобы расчет в формуле (5) не зависит от точности эталонного напряжения. Этот метод уменьшает различия между различными эталонными источниками, особенно влиянием времени дрейфа и температуры различных ссылок.
2.3 Схема измерения
Рисунок 3 представляет собой переднюю входную схему высокоостренной системы измерения температуры PT100, в которой опорное напряжение PT100 и опорное напряжение A/D преобразователя ICL7135 являются тем же источником эталонного напряжения. Два входных сигнала измерения V1 и V2 Pt100 усиливаются тем же рабочим усилителем (1+ R3/R4), а затем введите конвертер A/D. Micro Relay K1 используется для выбора канала. Этот метод разделяет оперативный усилитель, конвертер A/D и источник эталонного напряжения, уменьшая влияние различий между различными устройствами на результаты измерения. Результат преобразования A/D ICL7135 подключен к микроконтроллеру в последовательном режиме, который может значительно сохранить порт IO микроконтроллера. При калибровке схемы стандартные резисторы 100 Ом и 300 Ом используются для калибровки, а результаты калибровки и RV хранятся в EEPROM системы микроконтроллера. В фактическом измерении система микроконтроллера вынимает и RV в качестве известных значений и вычисляет значение RT сопротивления по формуле (3).

2.4 Анализ испытания схемы измерения

По сравнению с трехпроводным сбалансированным методом моста результаты обнаружения этой схемы были значительно улучшены. Таблица 1 представляет собой сравнение стандартных значений сопротивления, измеренных двумя различными методами. Среди них r - это линейное сопротивление.

Из таблицы 1 видно, что теоретические результаты измерения трехпроводного сбалансированного метода моста имеют большие ошибки, а ошибка, вызванная увеличением сопротивления линии r, больше. По мере того, как значение сопротивления теплового резистора увеличивается, абсолютная ошибка также увеличивается. В таблице 1 абсолютная ошибка составляет 2,57%, когда измеренное сопротивление rt =300 ω и сопротивление линии r =20 ω. Фактические результаты измерения улучшенного трехпроходного метода, используемого в этой статье, имеют абсолютную ошибку только 0. 3 ω и относительная ошибка ± 0. 1% в измеренном диапазоне данных. Конвертер A/D, используемый в схеме, эквивалентен 14- бит A/D. Точность преобразования. Если используется преобразователь A/D с более высокой рецепцией, может быть достигнута более высокая точность измерения. В фактическом инструменте измерения температуры температуры теплового резистора также необходимо добавить связанную программу, которая преобразует измеренное сопротивление в соответствующую температуру. То есть после измерения RT фактическое значение температуры может быть точно решено формулой (1).

3 Заключение

Трехпроводной сбалансированный метод моста широко используется при измерении тепловых резисторов, но существует проблема, что ошибка измерения, вызванная сопротивлением свинца датчика, не может быть устранена. В этой статье анализируются проблемы, существующие в методе сбалансированного моста для измерения тепловых резисторов, предлагаются трехпроводные методы измерения постоянного напряжения, анализируют причины и влияющие коэффициенты ошибки измерения, вывод и устанавливает влияющие параметры и формулы, чтобы измерить, и с учетом конструкции, в том числе в сфере полного измерения, в том числе в сфере, в том числе в целом, в том числе в целом, в том числе в целом, в том числе в целом, в том числе в целом, в том числе и в целом, в том числе и в целом, а также в сфере, в том числе и в целом, а также в целом. один чип микрокомпьютер. Наконец, точность теста разработанной схемы проверяется и определяется. Тест показывает, что когда трехпроводный сбалансированный метод моста измеряет стандартное значение сопротивления 1 0 0 ~ 300 Ом, а сопротивление линии составляет 0 ~ 20 Ом, ошибка измерения **** достигает 2,57%, в то время как сбалансированная трехпроводная ошибка измерения составляет всего ± 0,1%. Таким образом, получена высокая трехпроводная схема измерения теплового резистора.