थर्मल प्रतिरोधों और थर्मोकॉल्स की माप सटीकता में सुधार करने के लिए उपाय!

२.२ थर्मोकॉल्स की माप सटीकता में सुधार करने के लिए उपाय
तीन-तार संतुलित पुल विधि के समान, चित्रा 2 में दिखाए गए सर्किट के आउटपुट वोल्टेज V1 और V2 अपेक्षाकृत छोटे हैं, और A/D रूपांतरण से पहले एक वोल्टेज एम्पलीफायर जोड़ा जाना चाहिए। संदर्भ वोल्टेज वीआर आमतौर पर एक सटीक वोल्टेज स्रोत द्वारा एक स्थिर वोल्टेज सिग्नल प्रदान करने के लिए प्रदान किया जाता है। इसके अलावा, जब माइक्रोकंट्रोलर सॉफ्टवेयर गणितीय गणना में एक उपयुक्त एल्गोरिथ्म और वर्ड लंबाई का चयन करता है, तो गणना त्रुटि को भी अनदेखा किया जा सकता है। हालांकि, एम्पलीफायर सर्किट के प्रवर्धन कारक और आरवी घटक से घटक में भिन्न होंगे, विशेष रूप से द्रव्यमान उत्पादन में, जब घटकों की सटीकता एकरूपता सुनिश्चित करना मुश्किल है। इसलिए, एक विशिष्ट इनपुट सर्किट के लिए, और आरवी के कारण होने वाली त्रुटियों पर भी विचार किया जाना चाहिए।
और आरवी के कारण होने वाली त्रुटियों को समाप्त करने के लिए, अंशांकन विधि का उपयोग साधन उत्पादन के दौरान वास्तविक सर्किट और आरवी मूल्यों की स्वचालित रूप से कैलिब्रेट और गणना करने के लिए किया जा सकता है, और फिर ये दोनों मापदंडों को उपकरण की गैर-वाष्पशील मेमोरी में दर्ज किया जाता है। जब उपकरण तापमान को मापता है, तो मापदंडों को सटीक मापा तापमान प्राप्त करने के लिए सूत्र (1) के अनुसार पढ़ा और गणना की जाती है।
यदि चित्र 2 में लंबे तार को सबसे कम तार द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है (यानी r =0), और थर्मल रेसिस्टर आरटी को एक सटीक रोकनेवाला आर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो वीएडी ए/डी कनवर्टर का संदर्भ वोल्टेज है, वोल्टेज आवर्धन कारक है, और बाकी बने हुए हैं, फिर: फिर:

सूत्र (4) में, आर एक ज्ञात प्रतिरोध मूल्य के साथ एक सटीक अवरोधक है; डी ए/डी रूपांतरण का परिणाम है, जिसे इंस्ट्रूमेंट डिस्प्ले डिवाइस से आसानी से पढ़ा जा सकता है; वीआर और वीएडी संदर्भ वोल्टेज हैं, जो स्थिरांक हैं; सर्किट का कुल आवर्धन कारक है; K A/D रूपांतरण का आनुपातिक कारक है, जैसे कि K =214 14- बिट A/D कनवर्टर के लिए। फिर केवल दो अज्ञात आरवी और फॉर्मूला (2) में हैं। एक विशिष्ट इनपुट सर्किट के लिए, यदि ज्ञात प्रतिरोध मानों के साथ दो सटीक प्रतिरोध R1 और R2 को अंशांकन के लिए चित्र 2 में दिखाए गए सर्किट से जुड़ा हुआ है (जब कैलिब्रेटिंग करते हैं, तो R =0) बनाने का प्रयास करें, दो-चर रैखिक समीकरणों का एक सेट प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रकार, एक विशिष्ट इनपुट सर्किट के लिए, और आरवी को समीकरणों से हल किया जा सकता है, और परिणाम निम्नानुसार हैं:

उपरोक्त अंशांकन विधि को निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है: ज्ञात प्रतिरोध मूल्यों के साथ दो सटीक मानक प्रतिरोध R1 और R2 क्रमशः साधन के इनपुट टर्मिनलों से जुड़े होते हैं, और कनेक्टिंग तार के प्रतिरोध को जितना संभव हो उतना कम से कम किया जाता है। इस समय, इंस्ट्रूमेंट रीडिंग डी 1 और डी 2 को रिकॉर्ड किया जाता है, और कैलिब्रेटेड इंस्ट्रूमेंट के अज्ञात मापदंडों और आरवी की गणना उन्हें फॉर्मूला (5) में प्रतिस्थापित करके की जा सकती है। उपयोग में, वीआर और वीएडी के लिए एक ही संदर्भ स्रोत का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है, ताकि फॉर्मूला (5) की गणना संदर्भ वोल्टेज की सटीकता से स्वतंत्र हो। यह विधि विभिन्न संदर्भ स्रोतों के बीच अंतर को कम करती है, विशेष रूप से समय के बहाव और विभिन्न संदर्भों के तापमान बहाव का प्रभाव।
2.3 माप परिपथ
चित्रा 3 उच्च-परिशुद्धता PT100 तापमान माप प्रणाली का फ्रंट इनपुट सर्किट है, जिसमें PT100 संदर्भ वोल्टेज और A/D कनवर्टर ICL7135 के संदर्भ वोल्टेज एक ही वोल्टेज संदर्भ स्रोत हैं। PT100 के दो माप इनपुट सिग्नल V1 और V2 को एक ही परिचालन एम्पलीफायर (1+} r3/r4) द्वारा प्रवर्धित किया जाता है और फिर A/D कनवर्टर दर्ज करें। माइक्रो रिले K1 का उपयोग चैनल चयन के लिए किया जाता है। यह विधि परिचालन एम्पलीफायर, ए/डी कनवर्टर और संदर्भ वोल्टेज स्रोत को साझा करती है, जिससे माप परिणामों पर विभिन्न उपकरणों के बीच अंतर के प्रभाव को कम किया जाता है। ICL7135 का A/D रूपांतरण परिणाम सीरियल मोड में माइक्रोकंट्रोलर से जुड़ा हुआ है, जो माइक्रोकंट्रोलर के IO पोर्ट को बहुत सहेज सकता है। सर्किट को कैलिब्रेट करते समय, मानक प्रतिरोधों 100 and और 300 and का उपयोग अंशांकन के लिए किया जाता है, और अंशांकन परिणाम और आरवी को माइक्रोकंट्रोलर सिस्टम के EEPROM में संग्रहीत किया जाता है। वास्तविक माप में, माइक्रोकंट्रोलर सिस्टम ज्ञात मूल्यों के रूप में बाहर और आरवी को बाहर ले जाता है, और सूत्र (3) द्वारा प्रतिरोध आरटी मूल्य की गणना करता है।

2.4 माप सर्किट परीक्षण का विश्लेषण

तीन-तार संतुलित पुल विधि की तुलना में, इस सर्किट के पता लगाने के परिणामों में बहुत सुधार हुआ है। तालिका 1 दो अलग -अलग तरीकों द्वारा मापा गया मानक प्रतिरोध मूल्यों की तुलना है। उनमें से, आर लाइन प्रतिरोध है।

यह तालिका 1 से देखा जा सकता है कि तीन-तार संतुलित पुल विधि के सैद्धांतिक माप परिणामों में बड़ी त्रुटियां हैं, और लाइन प्रतिरोध आर की वृद्धि के कारण त्रुटि बड़ी है। जैसा कि थर्मल रेसिस्टर को मापा जाने के लिए प्रतिरोध मूल्य बढ़ता है, पूर्ण त्रुटि भी बढ़ जाती है। तालिका 1 में, पूर्ण त्रुटि 2.57% है जब मापा प्रतिरोध rt =300 ω और लाइन प्रतिरोध r =20 ω। इस पेपर में उपयोग की जाने वाली बेहतर तीन-वायर विधि के वास्तविक माप परिणामों में केवल 0 की पूर्ण त्रुटि है। 3 and और मापा डेटा रेंज के भीतर {0 की एक सापेक्ष त्रुटि। 1%। सर्किट में उपयोग किया जाने वाला ए/डी कनवर्टर केवल 14- बिट ए/डी रूपांतरण सटीकता के बराबर है। यदि एक उच्च-परिशुद्धता ए/डी कनवर्टर का उपयोग किया जाता है, तो उच्च माप सटीकता प्राप्त की जा सकती है। वास्तविक थर्मल रेसिस्टर सेंसर तापमान मापने वाले उपकरण में, एक संबंधित कार्यक्रम को जोड़ना भी आवश्यक है जो मापा प्रतिरोध को संबंधित तापमान में परिवर्तित करता है। यही है, आरटी को मापने के बाद, वास्तविक तापमान मूल्य को सूत्र (1) द्वारा सटीक रूप से हल किया जा सकता है।

3 निष्कर्ष

तीन-तार संतुलित पुल विधि का उपयोग व्यापक रूप से थर्मल रोकनेवाला माप में किया जाता है, लेकिन एक समस्या है कि सेंसर लीड प्रतिरोध के कारण होने वाली माप त्रुटि को समाप्त नहीं किया जा सकता है। यह पेपर थर्मल प्रतिरोधों को मापने के लिए संतुलित पुल विधि में मौजूद समस्याओं का विश्लेषण करता है, एक निरंतर वोल्टेज डिवाइडर थ्री-वायर माप विधि का प्रस्ताव करता है, माप सर्किट त्रुटि के कारणों और प्रभावित करने वाले कारकों का विश्लेषण करता है, एक सिग्नल के साथ-साथ एक पूर्ण मापदंड के साथ-साथ एक पूर्ण मापदंडों को प्रभावित करता है, और एक पूर्ण मापक। सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर। अंत में, डिज़ाइन किए गए सर्किट की परीक्षण सटीकता का परीक्षण और निर्धारित किया जाता है। परीक्षण से पता चलता है कि जब तीन-तार संतुलित पुल विधि 1 0 0 ~ 300ω के मानक प्रतिरोध मान को मापती है और लाइन प्रतिरोध 0 ~ 20ω है, तो **** माप त्रुटि 2.57%तक पहुंच जाती है, जबकि संतुलित तीन-तार माप त्रुटि केवल ± 0.1%है। इस प्रकार, एक उच्च-सटीक तीन-तार थर्मल अवरोधक माप सर्किट प्राप्त किया जाता है।