تدابير لتحسين دقة قياس المقاومات الحرارية والملعوم الحراري!

2.2 تدابير لتحسين دقة قياس المزدوجات الحرارية
على غرار طريقة الجسر المتوازن الثلاثة الأسلاك ، فإن الفولتية الناتج V1 و V2 للدائرة الموضحة في الشكل 2 صغيرة نسبيًا ، ويجب إضافة مضخم الجهد قبل تحويل A/D. يتم توفير الجهد المرجعي VR المرجعي بشكل عام بواسطة مصدر جهد ثابت دقيق لتوفير إشارة جهد مستقرة. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يحدد برنامج متحكم microcontroller خوارزمية مناسبة وطول الكلمة في الحسابات الرياضية ، يمكن أيضًا تجاهل خطأ الحساب. ومع ذلك ، فإن عامل التضخيم و RV لدائرة مكبر للصوت سيختلف من مكون إلى مكون ، وخاصة في الإنتاج الضخم ، عندما يصعب دقة المكونات ضمان التوحيد. لذلك ، بالنسبة لدائرة إدخال محددة ، يجب أيضًا النظر في الأخطاء الناجمة عن RV.
من أجل القضاء على الأخطاء الناتجة عن و RV ، يمكن استخدام طريقة المعايرة لمعايرة وحساب قيم الدائرة الفعلية و RV تلقائيًا أثناء إنتاج الأدوات ، ثم يتم تسجيل هاتين المعلمتين في الذاكرة غير المتطايرة للأداة. عندما تقيس الأداة درجة الحرارة ، يتم قراءة المعلمات وحسابها وفقًا للصيغة (1) للحصول على درجة حرارة دقيقة مقاسة.
إذا تم استبدال السلك الطويل في الشكل 2 بأقصر سلك ممكن (أي r =0) ، ويتم استبدال المقاوم الحراري RT بمقاوم دقيق R ، فإن VAD هو الجهد المرجعي لمحول A/D ، هو عامل تضخم الجهد ، والباقي يظل دون تغيير ، ثم: ثم:

في الصيغة (4) ، R هو مقاوم دقيق مع قيمة مقاومة معروفة ؛ D هو نتيجة تحويل A/D ، والذي يمكن قراءته بسهولة من جهاز عرض الأداة ؛ VR و VAD هي الفولتية المرجعية ، وهي الثوابت ؛ هو عامل التكبير الكلي للدائرة. K هو العامل النسبي لتحويل A/D ، مثل k =214 لمحول {2}} بت/d. ثم لا يوجد سوى اثنين من المجهولين RV وفي الصيغة (2). بالنسبة لدائرة إدخال محددة ، إذا تم توصيل اثنين من المقاومتين الدقيقتين R1 و R2 مع قيم مقاومة معروفة بالدائرة الموضحة في الشكل 2 للمعايرة (عند المعايرة ، حاول أن تجعل R =0) ، يمكن الحصول على مجموعة من المعادلات الخطية المتغيرة. وبالتالي ، بالنسبة لدائرة إدخال محددة ، ويمكن حل RV من المعادلات ، والنتائج هي كما يلي:

يمكن تلخيص طريقة المعايرة أعلاه على النحو التالي: يتم توصيل مقاومان قياسيان بدقة R1 و R2 مع قيم مقاومة معروفة بأطراف الإدخال للأداة على التوالي ، ويتم تقليل مقاومة سلك التوصيل قدر الإمكان. في هذا الوقت ، يتم تسجيل قراءات الأدوات D1 و D2 ، ويمكن حساب المعلمات غير المعروفة و RV للأداة المعايرة عن طريق استبدالها في الصيغة (5). قيد الاستخدام ، يوصى باستخدام نفس المصدر المرجعي لـ VR و VAD ، بحيث يكون حساب الصيغة (5) مستقلة عن دقة الجهد المرجعي. تقلل هذه الطريقة من الاختلافات بين المصادر المرجعية المختلفة ، وخاصة تأثير انجراف الوقت وانجراف درجة الحرارة من المراجع المختلفة.
2.3 دائرة القياس
الشكل 3 هو دائرة الإدخال الأمامية لنظام قياس درجة حرارة PT100 عالي الدقة ، حيث الجهد المرجعي PT100 والجهد المرجعي لمحول A/D ICL7135 هما نفس مصدر مرجع الجهد. يتم تضخيم إشارات إدخال القياس V1 و V2 من PT100 بواسطة نفس مضخم التشغيل ({8}} R3/R4) ثم أدخل محول A/D. يتم استخدام Micro Relay K1 لاختيار القناة. تشترك هذه الطريقة في مكبر الصوت التشغيلي ، ومحول A/D ، ومصدر الجهد المرجعي ، مما يقلل من تأثير الاختلافات بين الأجهزة المختلفة على نتائج القياس. يتم توصيل نتيجة تحويل A/D لـ ICL7135 بالتحكم الدقيق في الوضع التسلسلي ، والتي يمكن أن تنقذ بشكل كبير منفذ IO من متحكم. عند معايرة الدائرة ، يتم استخدام المقاومات القياسية 100Ω و 300Ω للمعايرة ، ويتم تخزين نتائج المعايرة و RV في EEPROM لنظام متحكم. في القياس الفعلي ، يخرج نظام متحكم microcontroller و RV كقيم معروفة ، ويحسب قيمة RT المقاومة بواسطة الصيغة (3).

2.4 تحليل اختبار دائرة القياس

بالمقارنة مع طريقة الجسر المتوازن الثلاثة الأسلاك ، فقد تم تحسين نتائج الكشف عن هذه الدائرة بشكل كبير. الجدول 1 هو مقارنة لقيم المقاومة القياسية المقاسة بطريقتين مختلفتين. من بينها ، R هي مقاومة الخط.

يمكن أن نرى من الجدول 1 أن نتائج القياس النظرية لطريقة الجسر المتوازنة الثلاثة للأسلاك لها أخطاء كبيرة ، وأن الخطأ الناجم عن زيادة مقاومة الخط R أكبر. مع زيادة قيمة مقاومة المقاوم الحراري المراد قياسه ، يزداد الخطأ المطلق أيضًا. في الجدول 1 ، يكون الخطأ المطلق 2.57 ٪ عندما تكون المقاومة المقاسة rt =300 ω ومقاومة الخط r =20 ω. إن نتائج القياس الفعلية لطريقة الأسلاك الثلاثة المحسنة المستخدمة في هذه الورقة لها خطأ مطلق من 0. 3 ω وخطأ نسبي لـ ± 0. 1 ٪ ضمن نطاق البيانات المقاس. محول A/D المستخدم في الدائرة يعادل فقط دقة تحويل {12}} بت/د. إذا تم استخدام محول A/D عالي الدقة ، فيمكن تحقيق دقة قياس أعلى. في أداة قياس درجة حرارة مستشعر المقاوم الحرارية الفعلية ، من الضروري أيضًا إضافة برنامج ذي صلة يحول المقاومة المقاسة إلى درجة الحرارة المقابلة. وهذا هو ، بعد قياس RT ، يمكن حل قيمة درجة الحرارة الفعلية بدقة بواسطة الصيغة (1).

3 خاتمة

تستخدم طريقة الجسر المتوازن الثلاثة الأسلاك على نطاق واسع في قياس المقاوم الحراري ، ولكن هناك مشكلة لا يمكن القضاء على خطأ القياس الناجم عن مقاومة الرصاص المستشعر. تحلل هذه الورقة المشكلات الموجودة في طريقة الجسر المتوازنة لقياس المقاومات الحرارية ، تقترح طريقة قياس ثلاثية الجهد الثابتة ، وتحلل الأسباب والعوامل المؤثرة لخطأ دائرة القياس ، بما في ذلك دائرة القياس الكاملة ، وتأسيس دائرة الإشارة وتداولها وتداولًا وتداولًا وتداولًا. الحواسيب الدقيقة أحادية الرقاقة. أخيرًا ، يتم اختبار دقة الاختبار للدائرة المصممة وتحديدها. يوضح الاختبار أنه عندما تقيس طريقة الجسر المتوازنة الثلاثة الأسلاك قيمة المقاومة القياسية من 1 0 0 ~ 300Ω وأن مقاومة الخط 0 ~ 20Ω ، يصل خطأ القياس **** إلى 2.57 ٪ ، في حين أن خطأ قياس الأسلاك الثلاثة المتوازن هو فقط 0.1 ٪. وبالتالي ، يتم الحصول على دائرة قياس المقاوم الحرارية ذات ثلاثة أسلاك عالية.