Дизајн дијаграма високо прецизног термичког мерења термичког отпора на основу трокреветног система

Термисторски сензор је сензор температуре чија је вредност отпора мењала температуру околине. Међу њима је термистор направљен од металне платине широко се користи због своје добре стабилности, велике тачности и широког опсега мерења температуре. Термисторски термометри за мерење температуре углавном се састоје од сензора термометра, инструменти за мерење и прикључене жице. Пошто је температура осетљивост на самог сензора термометра ниска, резова за повезивање повезивања има утицај на резултат мерења који се не може занемарити. Да би се елиминисао утицај отпорности на жицу, термометар широко користи методу балансираног моста Троице Цоннецтион метода. Ова метода може у одређеној мјери надокнадити грешку температуре, али утицај резопозовања на линији и даље постоји. Предлаже се метода компензације отпорности на три жице заснована на сталном поделу напона и напона. Круг је једноставан и лаган за имплементацију, а утицај жичане отпорности може се у потпуности елиминисати. У поређењу са методом компензације отпорности на жицу која је предложена у литератури која користи више хардверских кругова за накнаду отпорности на жицу, ова метода има једноставније окружење за компензацију жице.

1 Анализа уобичајених метода мерења мерења термометра

За ПТ100 Платинум термометар, однос између њеног отпора и температуре дат је у међународној температурној скали БС -90 као што је приказано у формули (1).

У формули је РТ отпорност термичког отпорника на температури од Т степена, Р {{{0}} је отпор топлотног отпорника на температури од 0 степени, р =3. 96847 × -2. 847к 10-7. Ц =-4. 22к 10-12 Диплома -3 су коефицијенти повезани са самом сензором.
Од формуле (1), може се видети да је осетљивост пт1 0 {0 топлотни отпорник 0. 38Ω / степен. Да би се смањио утицај линије отпорности на прикључну жицу на резултату мерења, метода трожичане мостове се углавном користи за мерење. ВР =1 В. Принцип круга је приказан на слици 1. РТ је температурни отпор мерења, Р је повезивање жичане отпорности, Р1, Р2, Р3 су фиксне мостове, Р3, Р 1= р 3=100 ω, ВР је референтни напон и Г је референтни напон. У овом кругу су три жице повезане на руку моста сензора, а на руку отпорних моста и излазни крај респективно. Ова метода може лако измерити РТ отпорност на РТ. Међутим, у стварној употреби често постоји одређена удаљеност између сензора температуре и круг мерења температуре, а отпорност повезивања жице је око 0,1 ~ 0,5 Ω / м. Грешка мерења проузрокована повезаним отпором на повезивању Р не може се занемарити.

Као што је приказано на слици 1, када се не размотри резистентни резистенције, излаз моста је: када се размотри резистенција линије, излаз моста ВЦ=ВР (РТ + Р) / (Р 1+ Р) / (Р {9}} РКС), то је то уравнотежен када је то уравнотежен када је мост уравнотежен Р2РКС=Р1Р3, а отпор моста Р2 {14}} р {15}} р=р, када се РТ промијени од △ р, то јест, то јест: РТ=Р + △ Р, грешка је проузрокована постојањем линијским отпором Р.

Може се видети да жичани отпор Р да утиче на резултат мерења РТ и не може се у потпуности отклонити нултајућим кругом. На основу горње анализе, предлаже се константни напонски размјенски оквир високог преампорификованог круга високог преампона који може у потпуности да елиминише жице грешке.

2 Константног напонског разделе Трококожни мерни круг

2.1 Принцип мерења

Константна метода навода напона који се овде користи за мерење отпорности може да елиминише сметње отпорности на жицу. Његов еквивалентни шематски дијаграм приказан је на слици 2. Где је РТ топлотни отпорник. р је еквивалентна отпорност жице. ВР је референтни напон, Вад је референтни напон А / Д претварача и фактор увећања напона.

Основни однос се може добити од ОХМ-овог закона:

Од формуле (3), то се може видети да када су познати РВ и ВР, како би се добило РТ, само је В2 и В1 потребно мерити и нема никакве везе са жичаном отпором р. А тачност мерења само зависи од тачности РВ-а и тачност мерења В1 и В2. Отпорност на жицу која се не може елиминисати у методи моста у потпуности се елиминише у трокреветној методи са константним напоном.
Пошто ће температура топлотног отпора порасти када се прође струја кроз њега, мора се размотрити сопствена грешка у самогревању, односно грешке у порасту температуре узроковане струјом протоком кроз топлотни отпорник мора се размотрити. Обично коришћени ПТ1 0 {5}} Термална струја погона отпорника је око 1 мА. Ат {13}} степен, то је еквивалентно снази само-грејања око 0,1 МВ. Приликом мерења са високом прецизношћу, моћ самогресиве треба даље смањити да би се смањила грешка у самогревању. Ево, ВР {9}}. 5В и РВ =10 кΩ су постављени, а моћ самохране је око 0,006 МВ.

2.2 Мере за побољшање тачности мерења

Слично је трожичаној методи балансираног моста, излазни напони В1 и В2 круга приказани на слици 2 су мале вредности, а потребно је додати појачање напона првог нивоа пре а / д конверзије. Референтни напон ВР генерално пружа прецизни константни извор напона како би се обезбедио стабилан напон сигнал. Поред тога, када софтвер микроконтролера бира одговарајући алгоритам и дужину речи у математичким прорачунима, грешка у израчунавању се такође може занемарити. Међутим, фактор појачања и РВ круга појачала ће се разликовати од компоненте компоненте, посебно у масовној производњи, тачност компоненти је тешко осигурати уједначеност. Стога се за одређени круг уноса, грешка изазвана и РВ-ом такође мора размотрити.
Да би се елиминисала грешка узрокована и РВ, метода калибрације се може користити за аутоматски калибрацију и израчунавање стварних кола и РВ вредности током производње инструмената. Ова два параметра се затим бележе у нехлапљивој меморији инструмента. Када инструмент мери температуру, параметри се читају и израчунавају према формули (1) да би се добила тачна измерена температура.
Ако се дуга жица на слици 2 замени најкраћим могућим жицама (тј. Р =0), а термички отпорник РТ је замењен прецизно отпорником Р, ВАД је референтни напон А / Д-а, је фактор увећања напона, а остали су фактор повећања напона, а остатак, а остали су, а остали, а остали су, а остали, а остали су, а остали, а остали су, а остали, а остали су не опредељени, а остали остају непромењени.

У формули (4) Р је прецизна отпорника са познатом вредност отпора; Д је резултат А / Д Цонверсион, која се може лако прочитати са уређаја за приказ инструмента; ВР и ВАД су референтни напони, који су константе; је укупни фактор увећања круга; К је пропорционалан фактор претворбе А / Д, као што је К 14- за 14- бит А / Д претварач. Затим постоје само две непознате РВ и у формули (2). За одређени круг уноса, ако су два прецизна отпорника Р1 и Р2 са познатим вредностима отпорности повезане на круг приказан на слици 2 за калибрацију (када калибрира, покушајте да направите Р =0), може се добити нити с двије променљиве линеарне једнаџбе. Дакле, за одређени круг уноса и РВ се могу решити из једначина, а резултати су следећи:

Горња метода калибрације може се сумирати на следећи начин: Два прецизна стандардна отпорника Р1 и Р2 са познатим вредностима отпорности повезане су на улазне терминале инструмента, а отпорност повезивања жице је у највећој могућој мјери. У то време се бележе очитања инструмента Д1 и Д2, а непознати параметри и РВ калибрираног инструмента могу се израчунати тако што су их заменили у формулу (5). У употреби се препоручује коришћење истог референтног извора за ВР и ВАД, тако да је израчунавање у формули (5) независно од тачности референтног напона. Ова метода смањује разлике између различитих референтних извора, посебно утјецаја времена и температуре различите референце.
2.3 Мерни круг
Слика 3 је предњи улазни круг високо прецизног ПТ100 система за мерење температуре, у којем су ПТ100 референтни напон и референтни напон А / Д претварача ИЦЛ7135 исти референтни извор напона. Два мерна улазна сигнала В1 и В2 ПТ100 појачала су исто оперативно појачало (1+ Р3 / Р4), а затим унесите А / Д претварач. Мицро Релаи К1 користи се за избор канала. Ова метода дели оперативно појачало, А / Д претварач и референтни извор напона, смањење утицаја разлика између различитих уређаја на резултате мерења. Резултат претворбе А / Д ИЦЛ7135 повезан је са микроконтролером у серијском режиму, који може у великој мери спасити ИО порт микроконтролера. Приликом калибрације круга, стандардни отпорници 100Ω и 300Ω користе се за калибрацију, а резултати калибрације и РВ се чувају у ЕЕПРОМ систему микроконтролера. У стварном мерењу систем микроконтролера извади и РВ је као познате вредности и израчунава вредност РТ отпора формулом (3).

2.4 Анализа теста мерења

У поређењу са трокретне методе балансиране мостове, резултати откривања овог круга су увелико побољшани. Табела 1 је поређење стандардних вредности отпорности које се мере две различите методе. Међу њима је Р, Р је резикација линија.

Може се видети из Табеле 1 да су теоријски резултати мерења мерења трокрета балансирана метода моста имају велике грешке, а грешка узрокована повећањем резистенције линије Р је већа. Како се вредност отпора топлотног отпора мери повећава, апсолутна грешка се такође повећава. У Табели 1 Апсолутна грешка је 2,57% када је измерени отпор РТ =300 ω и резонанца РТ =20 Ω =20 Ω. Стварни резултати мерења побољшане методе са три жице које се користи у овом раду имају само апсолутну грешку 0. 3 Ω и релативна грешка ± 0. 1% у мереном распону података. Претварач А / Д који се користи у кругу је само еквивалентно 14- битни тачност претворбе А / Д. Ако се користи виши прецизни А / Д претварач, може се постићи већа тачност мерења. У стварном инструменту за мерење температуре термичког отпорника, потребно је и да додате сродни програм који претвори измерени отпор у одговарајућу температуру. То је, након што се мери РТ, стварна вредност температуре може се тачно решити формулом (1).

3 Закључак

Трожилачка метода балансираног моста широко се користи у мерењу термичког отпорника, али постоји проблем да се грешка мерења проузроковане отпором о вођству сензора не може елиминисати. Овај рад анализира проблеме који постоје у уравнотеженом методи моста за мерење топлотних отпора, предлаже константну методу мерења напона, анализира узроке и утицај на факторе грешке мерења и успостављању утицаја на то да се мери и дизајнира отпорност на употребу и А / Д претварач и а / Д претварач и А / Д-а. Једно-чип микрорачунато. Коначно, тачност испитивања дизајнираног круга је тестирана и утврђена. Тест показује да када је трокрета балансирана метода моста мери стандардне вредности отпорности 1 0 0 ~ 300Ω, а резистенција за репродукцију је 0 ~ 20Ω, а **** Грешка мерења достиже 2,57%, док је уравнотежена трокретна грешка мерења само ± 0,1%. Стога се добија високо прецизно прецизно термичко мерење термичког отпорника.