열 저항 및 열전대의 측정 정확도를 향상시키기위한 측정!

2.2 측정 열전대의 측정 정확도를 향상시키기위한 측정
3 와이어 밸런스 브리지 방법과 유사하게,도 2에 도시 된 회로의 출력 전압 V1 및 V2는 비교적 작고, A/D 변환 전에 전압 증폭기를 추가해야한다. 기준 전압 VR은 일반적으로 안정적인 전압 신호를 제공하기 위해 정밀 상수 전압 소스에 의해 제공됩니다. 또한 마이크로 컨트롤러 소프트웨어가 수학 계산에서 적절한 알고리즘과 단어 길이를 선택하면 계산 오류를 무시할 수 있습니다. 그러나, 증폭기 회로의 증폭 계수 및 RV는 구성 요소의 정확도가 균일 성을 보장하기가 어렵을 때, 특히 질량 생산에서 구성 요소마다 다를 것이다. 따라서 특정 입력 회로의 경우 RV로 인한 오류도 고려해야합니다.
RV로 인한 오류를 제거하기 위해, 교정 방법을 사용하여 기기 생산 중 실제 회로 및 RV 값을 자동으로 교정하고 계산할 수 있으며,이 두 매개 변수는 기기의 비 휘발성 메모리에 기록됩니다. 기기가 온도를 측정 할 때, 정확한 측정 온도를 얻기 위해 식 (1)에 따라 파라미터를 읽고 계산합니다.
그림 2의 긴 와이어가 가능한 가장 짧은 와이어 (예 : r =0)로 대체되고 열 저항 RT가 정밀성 저항 R로 대체되면 VAD는 A/D 변환기의 기준 전압이며, 나머지는 변하지 않은 채로 남아 있습니다.

공식 (4)에서, R은 알려진 저항 값을 갖는 정밀성 저항이다; D는 A/D 변환의 결과이며, 계기 디스플레이 장치에서 쉽게 읽을 수 있습니다. VR과 VAD는 기준 전압이며, 이는 상수입니다. 회로의 총 확대 계수입니다. k는 {14- 비트 A/D 변환기에 대한 k =214과 같은 A/D 변환의 비례 요인입니다. 그런 다음 두 개의 미지의 RV와 공식 (2) 만 있습니다. 특정 입력 회로의 경우, 알려진 저항 값을 갖는 두 개의 정밀 저항 R1 및 R2가 교정을 위해 그림 2에 표시된 회로에 연결되면 (교정시 =0), 2 가지 변명 선형 방정식 세트를 얻을 수 있습니다. 따라서, 특정 입력 회로의 경우, RV는 방정식에서 해결 될 수 있으며 결과는 다음과 같습니다.

위의 교정 방법은 다음과 같이 요약 될 수 있습니다. 알려진 저항 값을 갖는 두 개의 정밀 표준 저항 R1 및 R2는 각각 기기의 입력 단자에 연결되며 연결 와이어의 저항은 가능한 한 최소화됩니다. 이때, 계측기 판독 값 D1 및 D2가 기록되고, 보정 된 기기의 알 수없는 파라미터와 RV는이를 공식으로 대체함으로써 계산 될 수있다 (5). 사용 중에는 VR 및 VAD에 대해 동일한 기준 소스를 사용하여 공식 (5)의 계산이 기준 전압의 정확도와 무관합니다. 이 방법은 서로 다른 참조 소스 간의 차이, 특히 다른 참조의 시간 드리프트 및 온도 드리프트의 영향을 줄입니다.
2.3 측정 회로
그림 3은 PT100 기준 전압 및 A/D 컨버터 ICL7135의 기준 전압이 동일한 전압 기준 소스 인 고정밀 PT100 온도 측정 시스템의 전면 입력 회로입니다. PT100의 두 측정 입력 신호 V1 및 V2는 동일한 작동 증폭기 (1+ r3/r4) 시간에 의해 증폭 된 다음 A/D 변환기로 들어갑니다. 마이크로 릴레이 K1은 채널 선택에 사용됩니다. 이 방법은 작동 증폭기, A/D 컨버터 및 기준 전압 소스를 공유하여 측정 결과에 대한 다른 장치 간의 차이의 영향을 줄입니다. ICL7135의 A/D 변환 결과는 직렬 모드에서 마이크로 컨트롤러에 연결되어 마이크로 컨트롤러의 IO 포트를 크게 저장할 수 있습니다. 회로를 교정 할 때 표준 저항기 100Ω 및 300Ω가 교정에 사용되며 교정 결과와 RV는 마이크로 컨트롤러 시스템의 EEPROM에 저장됩니다. 실제 측정에서, 마이크로 컨트롤러 시스템은 알려진 값으로서 RV를 취하고 공식 (3)에 의해 저항 RT 값을 계산합니다.

2.4 측정 회로 테스트 분석

3 와이어 균형 브리지 방법과 비교하여,이 회로의 검출 결과가 크게 향상되었습니다. 표 1은 두 가지 다른 방법으로 측정 된 표준 저항 값의 비교입니다. 그중 R은 선 저항입니다.

표 1에서 3 와이어 균형 브리지 방법의 이론적 측정 결과는 큰 오류가 있으며 라인 저항 R의 증가로 인한 오류가 더 큽니다. 측정 할 열 저항의 저항 값이 증가함에 따라 절대 오차도 증가합니다. 표 1에서, 측정 된 저항 RT =300 ω 및 라인 저항 R =20 ω가있을 때 절대 오차는 2.57%입니다. 이 논문에 사용 된 개선 된 3 와이어 방법의 실제 측정 결과는 측정 된 데이터 범위 내에서 0. 회로에 사용되는 A/D 컨버터는 14- 비트 A/D 변환 정확도에만 해당됩니다. 고정밀 A/D 컨버터를 사용하는 경우 더 높은 측정 정확도를 달성 할 수 있습니다. 실제 열 저항 센서 온도 측정 기기에서 측정 된 저항을 해당 온도로 변환하는 관련 프로그램을 추가해야합니다. 즉, RT를 측정 한 후 실제 온도 값은 공식 (1)에 의해 정확하게 해결 될 수 있습니다.

3 결론

3 와이어 균형 브리지 방법은 열 저항 측정에서 널리 사용되지만 센서 리드 저항으로 인한 측정 오류를 제거 할 수 없다는 문제가 있습니다. 이 논문은 열 저항기 측정을위한 균형 브리지 방법에 존재하는 문제를 분석하고, 일정한 전압 분배기 3 와이어 측정 방법을 제안하고, 측정 회로 오류의 원인 및 영향 요인을 분석하고, 영향을 미치는 매개 변수 및 공식을 설계하고, 신호 전환을 포함하여 완전한 측정 회로를 도출하고 확립합니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터가있는 회로. 마지막으로 설계된 회로의 테스트 정확도가 테스트되고 결정됩니다. 테스트에 따르면 3 와이어 밸런스 브리지 방법이 표준 저항 값 1 0 0 ~ 300Ω이고 라인 저항은 0 ~ 20Ω이고 **** 측정 오차는 2.57%에 도달하는 반면 균형 잡힌 3 와이어 측정 오차는 ± 0.1%입니다. 따라서, 고정밀 3 와이어 열 저항 측정 회로가 얻어진다.