Tiltak for å forbedre målingens nøyaktighet av termiske motstander og termoelementer!

2.2 Tiltak for å forbedre måleens nøyaktighet av termoelementer
I likhet med den tre-tråds balanserte brometoden, er utgangsspenningene V1 og V2 på kretsen vist i figur 2 relativt små, og en spenningsforsterker bør legges til før A/D-konvertering. Referansespenningen VR er vanligvis gitt av en presisjonskonstant spenningskilde for å gi et stabilt spenningssignal. I tillegg, når mikrokontrollerprogramvaren velger en passende algoritme og ordlengde i matematiske beregninger, kan beregningsfeilen også ignoreres. Imidlertid vil forsterkningsfaktoren og RV for forsterkerkretsen variere fra komponent til komponent, spesielt i masseproduksjon, når nøyaktigheten av komponenter er vanskelig å sikre enhetlighet. Derfor, for en spesifikk inngangskrets, må feilene forårsaket av og RV også vurderes.
For å eliminere feilene forårsaket av og RV, kan kalibreringsmetoden brukes til å automatisk kalibrere og beregne den faktiske kretsen og RV-verdiene under instrumentproduksjon, og deretter blir disse to parametrene registrert i det ikke-flyktige minnet til instrumentet. Når instrumentet måler temperaturen, leses og beregnes parametrene i henhold til formel (1) for å oppnå nøyaktig målt temperatur.
Hvis den lange ledningen i figur 2 erstattes av den korteste ledningen som mulig (dvs. r =0), og den termiske motstanden RT erstattes av en presisjonsmotstand R, er VAD referansespenningen til A/D -omformeren, er spenningsforstørrelsesfaktoren, og resten forblir ukjent, da:

I formel (4) er R en presisjonsmotstand med en kjent motstandsverdi; D er resultatet av A/D -konvertering, som enkelt kan leses fra instrumentskjermanordningen; VR og VAD er referansespenninger, som er konstanter; er den totale forstørrelsesfaktoren til kretsen; K er den proporsjonale faktoren til a/d -konvertering, for eksempel k =214 for en 14- bit a/d omformer. Da er det bare to ukjente RV og i formel (2). For en spesifikk inngangskrets, hvis to presisjonsmotstander R1 og R2 med kjente motstandsverdier er koblet til kretsen vist i figur 2 for kalibrering (når du kalibrerer, kan du prøve å lage R =0), kan et sett med to-variabelt lineære ligninger oppnås. For en spesifikk inngangskrets, og RV kan løses fra ligningene, og resultatene er som følger:

Ovennevnte kalibreringsmetode kan oppsummeres som følger: to presisjonsstandardmotstander R1 og R2 med kjente motstandsverdier er koblet til henholdsvis inngangsterminalene til instrumentet, og motstanden til tilkoblingsledningen minimeres så mye som mulig. På dette tidspunktet blir instrumentavlesningene D1 og D2 registrert, og de ukjente parametrene og RV for det kalibrerte instrumentet kan beregnes ved å erstatte dem i formel (5). I bruk anbefales det å bruke den samme referansekilden for VR og VAD, slik at beregningen av i formel (5) er uavhengig av nøyaktigheten til referansespenningen. Denne metoden reduserer forskjellene mellom forskjellige referansekilder, spesielt påvirkningen av tidsdrift og temperaturdrift av forskjellige referanser.
2.3 Målkrets
Figur 3 er den fremre inngangskretsen til høye presisjon PT100 temperaturmålesystem, der PT100-referansespenningen og referansespenningen til A/D-omformeren ICL7135 er den samme spenningsreferansekilden. De to måleinngangssignalene V1 og V2 av PT100 forsterkes med samme operasjonsforsterker (1+ R3/R4) ganger og deretter angi A/D -omformeren. Mikroreléet K1 brukes til kanalvalg. Denne metoden deler den operasjonelle forsterkeren, A/D -omformeren og referansespenningskilden, noe som reduserer virkningen av forskjeller mellom forskjellige enheter på målesultatene. A/D -konverteringsresultatet av ICL7135 er koblet til mikrokontrolleren i seriemodus, som i stor grad kan redde IO -porten til mikrokontrolleren. Ved kalibrering av kretsen brukes standardmotstander 100Ω og 300Ω for kalibrering, og kalibreringsresultatene og RV lagres i EEPROM for mikrokontrollersystemet. Ved faktisk måling tar mikrokontrollersystemet ut og RV som kjente verdier, og beregner Resistance RT -verdien med formel (3).

2.4 Analyse av målingskretstest

Sammenlignet med den tre-tråds balanserte brometoden, har deteksjonsresultatene av denne kretsen blitt kraftig forbedret. Tabell 1 er en sammenligning av standardmotstandsverdiene målt ved to forskjellige metoder. Blant dem er R linjemotstanden.

Det kan sees fra tabell 1 at de teoretiske måleresultatene fra den tre-tråds balanserte brometoden har store feil, og feilen forårsaket av økningen av linjemotstanden R er større. Når motstandsverdien til den termiske motstanden som skal måles øker, øker også den absolutte feilen. I tabell 1 er den absolutte feilen 2,57% når den målte motstanden RT =300 ω og linjemotstanden R {{6} ω ω. De faktiske målingsresultatene av den forbedrede tre-trådsmetoden som ble brukt i denne artikkelen har en absolutt feil på bare 0. 3 Ω og en relativ feil på ± 0. 1% innenfor det målte dataområdet. A/D -omformeren som brukes i kretsen tilsvarer bare 14- Bit A/D -konverteringsnøyaktighet. Hvis en A/D-omformer med høyere presisjon brukes, kan oppnås høyere målingsnøyaktighet. I det faktiske måleinstrumentet for termisk motstandssensortemperatur er det også nødvendig å legge til et beslektet program som konverterer den målte motstanden til den tilsvarende temperaturen. Det vil si at etter at RT er målt, kan den faktiske temperaturverdien løses nøyaktig ved formel (1).

3 Konklusjon

Den tre-tråds balanserte brometoden er mye brukt i måling av termisk motstand, men det er et problem at målefeilen forårsaket av sensorens blymotstand ikke kan elimineres. Denne artikkelen analyserer problemene som eksisterer i den balanserte brometoden for å måle termiske motstander, foreslår en konstant spenningsdelere tre-ledningsmålingsmetode, analyserer årsakene og påvirkende faktorer i målekretsfeilen, stammer og etablerer påvirkningsparametere og formater av motstanden til å bli målt, og design som en komplett måling og form for å være en signal som en signal som en signal som er signalisert, og viser en fullstendig måling som en signal for å bli en signal som en signal. Krets med en enkeltbrikke mikrodatamaskin. Til slutt testes og bestemt testnøyaktigheten til den designet kretsen. Testen viser at når den tre-tråds balanserte brometoden måler standardmotstandsverdien på 1 0 0 ~ 300Ω og linjemotstanden er 0 ~ 20Ω, når **** målefeilen 2,57%, mens den balanserte tre-trådsmålingsfeilen bare er ± 0,1%. Dermed oppnås en høypresisjon tre-tråds termisk motstandsmålingskrets.