Hönnunarskýringarmynd af hitauppstreymi hitauppstreymisstigs byggð á þriggja víra kerfi

Thermistor skynjari er hitastigskynjari þar sem viðnámsgildi breytist með umhverfishitastiginu. Meðal þeirra er hitastig úr málmi platínu mikið notaður vegna góðs stöðugleika, mikillar nákvæmni og breitt hitamælingarsviðs. Hitamælir til að mæla hitastig eru aðallega samsettir af hitamælisskynjara, mælikvarða á skjátæki og tengivír. Þar sem hitastignæmi hitamælisskynjarans sjálfs er lítið hefur línuþol tengisvírsins áhrif á mælinganiðurstöðuna sem ekki er hægt að hunsa. Til að útrýma áhrifum vírviðnáms notar hitamælirinn víða jafnvægi þriggja víra tengingaraðferðina. Þessi aðferð getur bætt hitastigskekkjuna að vissu marki, en áhrif línunnar viðnám eru enn til. Lagt er til þriggja víra mótstöðubótaaðferð sem byggist á stöðugri spennu og spennuskiljara. Hringrásin er einföld og auðveld í framkvæmd og hægt er að útrýma áhrifum vírviðnáms. Í samanburði við vírviðnámsbótaaðferðina sem lagt er til í fræðiritunum sem nota fleiri vélbúnaðarrásir fyrir bætur á vírviðnám, hefur þessi aðferð einfaldari bótakerfi fyrir vír.

1 Greining á algengum hitamælisaðferðum

Fyrir PT100 platínu hitamæli er sambandið milli viðnáms þess og hitastigs gefin í alþjóðlegum hitastigskvarða BS -90 eins og sýnt er í formúlu (1).

Í formúlunni er RT viðnám hitauppstreymis við hitastig t gráðu, r {{0}} er viðnám hitauppstreymis við hitastig 0 gráðu, r {2}} ω, A =3. 96847 × 10-3 gráðu {6}},,,,,,, B =-5. 847x 10-7 gráðu -2, c =-4. 22x 10-12 gráðu -3 eru stuðlar sem tengjast skynjaranum sjálfum.
Af formúlu (1) má sjá að næmi PT1 0 0 hitauppstreymis er um 0. 38Ω/ gráðu. Til að draga úr áhrifum línulaga viðnáms tengisvírsins á mælingarárangurinn er þriggja víra brúaraðferðin almennt notuð til mælinga. VR =1 V. Hringrásarreglan er sýnd á mynd 1. RT er hitastigsmælingarviðnám, R er tengingarvírviðnám, R1, R2, R3 eru fastir brúararmar, R 1= R 2=1 000 Ω, r 3=100 Ω, VR er viðmiðunar voltage, og g er að ráðstöfunin. Í þessari hringrás eru þrjár vír tengdar við skynjarabrúarminn, viðnámsbrúarminn og framleiðslan endann. Þessi aðferð getur auðveldlega mælt viðnám RT sem á að mæla. Hins vegar, í raunverulegri notkun, er oft ákveðin fjarlægð milli hitastigskynjarans og hitamælingarrásarinnar og viðnám tengisvírsins er um 0,1 ~ 0,5 Ω/m. Ekki er hægt að hunsa mælingarskekkjuna af völdum tengisvírviðnáms R.

Eins og sýnt er á mynd 1, þegar línuþol R er ekki talin, er framleiðsla brúarinnar :, þegar viðnám línunnar er talið, framleiðsla brúin=vr (rt+r) ／ (r {3}} rt+r) -vr (r 3+} ／ (r {{7} {3+ r), r {{7} {3+ r), að því að það sé það sem það er það að það sem það er það. Brúin er í jafnvægi þegar rt=rx, það er, r2rx=r1r3, og brúarmótviðnám r 1= r 2= r 3= rx=r, þegar rt breytist eftir △ r, það er, rt {18}} r, rt, það er, rt {18}}} r, rt, það er, rt {18}}} r, rt, það er, rt {18}}}}}}} r, rt, það er, rt =. Hægt er að reikna út villuna af völdum tilvist línunnar R sem:

Það má sjá að vírviðnám R hefur áhrif á mælingu niðurstöðu RT og ekki er hægt að útrýma því að fullu með núllrásinni. Byggt á ofangreindri greiningu er lagt til stöðugan spennuskiptingu þriggja víra með forstillingu fyrir forstillingu sem getur fullkomlega útrýmt vírvillum.

2 Stöðug spennuskilningur þriggja víra mælingarrás

2.1 Mælingarregla

Stöðug spennuskipting þriggja víra aðferð sem notuð er hér til að mæla viðnám getur útrýmt truflun vírviðnáms. Samsvarandi skýringarmynd þess er sýnd á mynd 2.. Þar sem RT er hitauppstreymi. R er samsvarandi viðnám vírsins. VR er viðmiðunarspenna, VAD er viðmiðunarspenna A/D breytirinn og er spennuþátturinn.

Grunnsambandið er hægt að fá úr lögum Ohm:

Af formúlu (3) má sjá að þegar RV og VR eru þekktir, til að fá RT, þarf aðeins að mæla V2 og V1 og það hefur ekkert að gera með vírviðnám r. Og mælingarnákvæmni fer aðeins eftir nákvæmni RV og mælingarnákvæmni V1 og V2. Vírþol sem ekki er hægt að útrýma í brúaraðferðinni er alveg útrýmt í stöðugri spennuskiljara þriggja víra aðferð.
Þar sem hitastig hitauppstreymisins mun hækka þegar straumur fer í gegnum hann verður að íhuga eigin sjálfshitunarskekkju, það er að segja að hitastigshækkunarskekkjan af völdum straumsins sem flæðir í gegnum hitauppstreymi. Algengt er PT1 0 0 hitauppstreymi drifstraumur er um það bil 1 mA. Að 0 gráðu jafngildir það sjálfshitandi krafti um 0,1 mW. Þegar mælt er með mikilli nákvæmni ætti að draga frekar úr sjálfshitunarkraftinu til að draga úr sjálfshitunarskekkjunni. Hér eru vr =2. 5V og RV =10 kΩ stillt og sjálfshitunarkrafturinn er um 0,006 MW.

2.2 ráðstafanir til að bæta mælingarnákvæmni

Svipað og þriggja víra jafnvægisbrúaraðferðin, eru framleiðsla spennu V1 og V2 á hringrásinni sem sýnd eru á mynd 2 lítil að verðmæti og bæta ætti fyrsta stigs spennu mögnun fyrir A/D umbreytingu. Viðmiðunarspenna VR er venjulega veitt með nákvæmni stöðugri spennu til að veita stöðugt spennumerki. Að auki, þegar örstýringarhugbúnaðurinn velur viðeigandi reiknirit og orðalengd í stærðfræðilegum útreikningum, er einnig hægt að hunsa útreikningskekkjuna. Hins vegar er magnunarstuðull og húsbíll magnara hringrásarinnar breytilegur frá íhlut til íhluta, sérstaklega í fjöldaframleiðslu, er erfitt að tryggja nákvæmni íhluta að tryggja einsleitni. Þess vegna, fyrir tiltekna inntakrás, verður einnig að huga að villunni sem stafar af og húsbíl.
Til að útrýma villunni sem stafar af og RV er hægt að nota kvörðunaraðferðina til að kvarða sjálfkrafa og reikna raunverulegan hringrás og RV gildi við framleiðslu tækisins. Þessar tvær breytur eru síðan skráðar í óstöðugri minni tækisins. Þegar tækið mælist hitastig eru breyturnar lesnar og reiknaðar samkvæmt formúlu (1) til að fá nákvæman mældan hitastig.
Ef löngum vír á mynd 2 er skipt út fyrir stystu vír sem mögulegt er (þ.e. r =0), og hitauppstreymi RT er skipt út fyrir nákvæmni viðnám R, er VAD viðmiðunarspenna A/D breytirinn, er spennuþátturinn, og afgangurinn er áfram óbreyttur, þá:

Í formúlu (4) er R nákvæmni viðnám með þekkt ónæmisgildi; D er afleiðing A/D umbreytingarinnar, sem auðvelt er að lesa úr skjábúnaðinum; VR og VAD eru viðmiðunarspenna, sem eru fastar; er heildarstækkunarstuðull hringrásarinnar; K er hlutfallslegur þáttur A/D umbreytingarinnar, svo sem K =214 fyrir 14- bit A/D breytir. Svo eru aðeins tveir óþekktir húsbíl og í formúlu (2). Fyrir ákveðna inntakrás, ef tveir nákvæmni viðnám R1 og R2 með þekkt viðnámsgildi eru tengdir við hringrásina sem sýnd er á mynd 2 fyrir kvörðun (þegar það er kvarðað, reyndu að gera R =0), er hægt að fá sett af tveggja breytilegum línulegum jöfnum. Þannig er hægt að leysa fyrir ákveðna inntak hringrás og RV frá jöfnunum og niðurstöðurnar eru eftirfarandi:

Hægt er að draga saman ofangreinda kvörðunaraðferð á eftirfarandi hátt: Tvö nákvæmni staðalviðnám R1 og R2 með þekkt viðnámsgildi eru tengd inntaksstöðvum tækisins í sömu röð og viðnám tengisvírsins er lágmarkað eins mikið og mögulegt er. Á þessum tíma eru hljóðfæralestrar D1 og D2 skráðar og hægt er að reikna út óþekkt breytur og húsbíla kvarðaðs tækisins með því að skipta þeim út í formúlu (5). Í notkun er mælt með því að nota sömu viðmiðunargjafa fyrir VR og VAD, þannig að útreikningur á formúlu (5) er óháð nákvæmni viðmiðunarspennunnar. Þessi aðferð dregur úr muninum á mismunandi viðmiðunarheimildum, sérstaklega áhrifum tímasvifs og hitastigs mismunandi tilvísana.
2.3 Mælingarrás
Mynd 3 er að framan inntak hringrás hásáttunar PT100 hitamælingarkerfisins, þar sem PT100 viðmiðunarspenna og viðmiðunarspenna A/D breytir ICL7135 eru sömu spennuviðmiðunargjafinn. Tvö mælingarinntaksmerkin V1 og V2 á PT100 eru magnaðar með sama rekstrarmagnari (1+ R3/R4) og slá síðan inn A/D breytirinn. Micro Relay K1 er notaður við val á rás. Þessi aðferð deilir rekstrarmagnaranum, A/D breytiranum og viðmiðunarspennu og dregur úr áhrifum mismunur á mismunandi tækjum á niðurstöður mælinga. Niðurstaða A/D umbreytingar ICL7135 er tengd við örstýringuna í raðstillingu, sem getur bjargað IO tengi örstýringarinnar til muna. Við kvarðun hringrásarinnar eru staðalviðnám 100Ω og 300Ω notuð til kvörðunar og niðurstöður kvörðunar og húsbíl eru geymd í EEPROM örstýringarkerfisins. Í raunverulegri mælingu tekur örstýringarkerfið út og húsbíl sem þekkt gildi og reiknar viðnám RT gildi með formúlu (3).

2.4 Greining á prófunarprófi

Í samanburði við þriggja víra jafnvægisbrúaraðferðina hafa niðurstöður uppgötvunar þessarar hringrásar verið bættar til muna. Tafla 1 er samanburður á stöðluðum viðnámsgildum mæld með tveimur mismunandi aðferðum. Meðal þeirra er R línuþol.

Það er hægt að sjá í töflu 1 að fræðilegar mælingarárangur þriggja víra jafnvægis brúaraðferðarinnar hafa miklar villur og villan af völdum aukningar línuþols R er stærri. Þegar viðnámsgildi hitauppstreymis sem á að mæla eykst eykst alger villan einnig. Í töflu 1 er alger villan 2,57% þegar mæld viðnám Rt =300 Ω og línulaga R =20 Ω. Raunverulegar mælingarniðurstöður bættrar þriggja víraaðferðar sem notuð eru í þessari grein hafa algera villu aðeins 0. 3 Ω og hlutfallsleg villa ± 0. 1% innan mældra gagnasviðs. A/D breytirinn sem notaður er í hringrásinni jafngildir aðeins 14- bita A/D umbreytingarnákvæmni. Ef notaður er með hærri nákvæmni A/D breytir er hægt að ná hærri mælingarnákvæmni. Í raunverulegum hitauppstreymi hitastigsmælitæki er einnig nauðsynlegt að bæta við tengdu forriti sem breytir mældu viðnáminu í samsvarandi hitastig. Það er, eftir að RT er mælt er hægt að leysa raunverulegt hitastig nákvæmlega með formúlu (1).

3 Ályktun

Þriggja víra jafnvægisbrúaraðferðin er mikið notuð í hitauppstreymismælingu, en það er vandamál að ekki er hægt að útrýma mælingarskekkjunni af völdum skynjara blýþolsins. Þessi grein greinir frá vandamálunum sem eru í jafnvægi brúaraðferðarinnar til að mæla hitauppstreymi, leggur til að stöðugur spennuskiljunaraðferð, greinir á orsakir og hefur áhrif á þætti mælingarrásarskekkjunnar, öðlast og setur áhrif á breytur og merki um viðnám og hann er að ræða sem er til staðar sem er til staðar, þar með talið merki amplifier og A/D CONER sem er til staðar sem er til staðar sem er til staðar, þar með talið merki amplifier og A/D Conver sem er til staðar sem er til staðar sem er í samræmi við það sem er í samræmi við merki, þar með talið merki amplifier og A/D Conver sem er til staðar sem er til staðar í millibili, þar með talið merki amplifier og A/D Conver sem er til staðar. Hringrás með einum flís örtölvu. Að lokum er prófunarnákvæmni hönnuðra hringrásar prófuð og ákvörðuð. Prófið sýnir að þegar þriggja víra jafnvægisbrúaraðferðin mælir venjulegt viðnámsgildi 1 0 0 ~ 300Ω og línulaga er 0 ~ 20Ω, þá er **** mælingarskekkjan 2,57%, en jafnvægi á þriggja víra mælingaskekkju er aðeins ± 0,1%. Þannig fæst háþróuð þriggja víra hitauppstreymi mælingarrás.