Praezisions-RTD-Temperaturmessung
Zusammenfassung: In diesem Artikel wird eine Methode zur genauen Messung des Widerstands des thermischen Dreidrahtwiderstands durch die Partialdruckmethode mit konstanter Spannung vorgestellt. Bei einem Pt100-Wärmewiderstand kann die Erfassungsauflösung 0,005 W erreichen. Gleichzeitig kann unter Verwendung der Berechnungsmethode die erhaltene Temperaturgenauigkeit 0,05 ° C erreichen.
Schlüsselwörter: konstante Spannung; Dreileitersystem; Wärmewiderstand; Richtigkeit
Einführung
Temperaturparameter gehören zu den am häufigsten verwendeten Produktionsprozessparametern in der industriellen Produktion. Obwohl es viele verschiedene Methoden zur Temperaturmessung gibt, hat sich der Wärmewiderstand aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften zu einem der am häufigsten verwendeten Messfühler in der industriellen Temperaturmessung entwickelt. Aufgrund seiner hervorragenden physikalischen Eigenschaften ist Metallplatin das Material der Wahl für die Herstellung von Wärmewiderständen. Es kann in Form eines kleinen Films hergestellt oder auf Keramik- und Glimmersubstrate gewickelt werden, um einen hochstabilen Temperatursensor zu erzeugen, der eine Vielzahl komplexer Temperaturmessanwendungen ermöglicht. Der Pt100 RTD-Temperatursensor ist das bevorzugte Temperaturmesselement im Temperaturbereich von -200 ° C bis +400 ° C.
Gegenwärtig muss in verschiedenen Inspektionsgeräten, wie beispielsweise verschiedenen Inspektionsthermostaten, das Gerät eine hochpräzise Temperaturanzeige bereitstellen, die eine hochpräzise Temperaturmessung erfordert. Beispielsweise ist beim intelligenten integrierten Zweidraht-Temperaturmessumformer mit Pt100-Wärmewiderstandssensor auch eine hochpräzise Temperaturmessung erforderlich, um die hohe Präzision des Messumformers im gesamten Messbereich sicherzustellen. Um den Einfluss des Drahtwiderstands auf die Messung zu eliminieren, wird das Drei-Draht-Drahtbonden sowohl in Labor- als auch in Industrieanwendungen verwendet, um den Einfluss des Drahtwiderstands zu eliminieren. Dieser Artikel beschreibt eine Lösung zum genauen Messen des Widerstands eines Dreileiter-Wärmewiderstandes bei gleichzeitiger Bereitstellung einer hochpräzisen Temperaturumwandlungsmethode.
Schaltung zur Erkennung des Wärmewiderstands in drei Kabeln
1 ist eine Erfassungsschaltung, die ein Konstantspannungs-Partialdruckverfahren verwendet, um den Widerstand eines dreiadrigen thermischen Widerstands genau zu messen. Es ist eigentlich ein Erfassungsteil eines hochpräzisen Temperaturmessumformers. Der AD7705 wird als Analog-Digital-Wandler verwendet, und die Systemsteuerungs-CPU verwendet den P87LPC764. Das Gesamtsystem ist ein System mit geringem Stromverbrauch.
In 1 ist der Widerstandskörper RT mit einem Dreileitersystem verbunden, und RL ist ein Dreileiterwiderstand. Im Allgemeinen liegt der Widerstand jedes Leiters innerhalb von 5 W. Der Widerstandskörper und die Messschaltung sind durch drei Punkte A, B und C verbunden und bilden tatsächlich eine Spannungsteilerschaltung für die Spannung VREF mit dem Widerstand R. Unter normalen Umständen, um den durch die Erwärmung verursachten Messfehler zu vermeiden des Widerstandskörpers sollte der Strom weniger als 3 mA betragen. Hier beträgt durch Auswahl von VREF und R der Strom des Ansteuerthermistors ungefähr 0,6 mA. Wenn VREF und R bekannt sind, kann durch Erfassen von VAB und VAC RT durch Berechnung erhalten werden, um die tatsächliche Temperatur zu bestimmen. Die Erkennung von VAB und VAC erfolgt über den AD7705, bei dem es sich um einen doppelten Eingangskanal handelt. Der 16-Bit-Sigma-Delta-A / D-Wandler verfügt über einen Eingang mit einem programmierbaren Verstärker, der die 8-fache Verstärkung verwendet, Kanal 1 erkennt VAC und Kanal 2 erkennt VAB. Bezugnehmend auf 1, Es ist einfach, die folgenden Beziehungen 1 und 2 in Bezug auf VAB und VAC zu erhalten, die tatsächlich binäre Einmalgleichungen sind, in denen RT und RL unbekannt sind, und es ist einfach, RT, dh Gleichung 3, zu lösen.
VAB = VREF * RL / ≤ R + RT + 2 * RL ≤ 1 ≤
VAC = VREF · RT + 2 · RL · / R + RT + 2 · RL · 2
RT = R * (VAC-2 * VAB) / (VREF-VAC) (3)
Wenn RT erhalten wird, kann die tatsächlich gemessene Temperatur indirekt abgeleitet werden. Da der Sensor nicht linear ist, verwendet das herkömmliche Verfahren häufig eine Tabellensuche, eine Faltlinie usw., um die Temperatur zu berechnen. Es ist jedoch schwierig, mit diesen Methoden eine hohe Genauigkeit auf dem begrenzten Tischbereich zu erzielen, und sie sind nur für industrielle Anlässe mit geringen Genauigkeitsanforderungen geeignet. Wenn der Temperaturwert unter Verwendung der Formel der Rt (t) -Funktion, die in der nationalen Norm angegeben ist, plus der Methode der Probedifferenz abgeleitet wird, kann eine extrem hohe Präzision erzielt werden. In den bisherigen Computerverarbeitungsverfahren wird jedoch aufgrund der Komplexität des Programms das Gleitkommaberechnungsverfahren im Allgemeinen vermieden. Der aktuelle C51-Compiler war jedoch äußerst effizient, und der Programmspeicherplatz ist kein Problem. Daher habe ich diese hochpräzise Berechnungsmethode übernommen. Das Folgende ist eine C51-Funktion zum Berechnen der RT und zum Messen der Temperatur. Es wird ein Pt100-Wärmewiderstand verwendet, der der Norm IEC751 und TRC = 0,003851 entspricht.
Process_t () / * misst die Temperaturlösungsfunktion, bekannt als R, VREF * /
{
Daten float vac, vab, rt, rt1, t;
Vac = ad_pro (1);
Vab = ad_pro (2); / * A / D-Wandlung für VAB und VAC * /
Rt1 = r * (vac-2 * vab) / (vref-vac);
/ * Berechnen Sie den aktuellen Wert des Wärmewiderstands * /
RT = Lubo (RT1); / * gleitende gewichtete Filterung * /
t = (RT-100) / 0,36;
/ * Schätzen Sie zuerst die aktuelle Temperatur linear mit 400 Metriken * /
Tun
/ * Verwenden Sie die Trial-and-Error-Methode, um den Zyklus zu berechnen, der geschätzte t ist der Anfangswert * /
{
Wenn (rt <100) / * unter null Grad Celsius * /
{
RT1 = 100 + t * (0,390802-0,0000580195 * t-
0,000000000427351 * (t-100) * t * t);
}
Sonst / * Celsius unter Null Verarbeitung * /
{
RT1 = 100 + t * (0,390802-0,0000580195 * t);
}
t = t + (rt - rt1) / 0,36;
}
Während (((rt-rt1)> 0,005) || (rt1-rt)> 0,005);
/ * Der berechnete Residuum beträgt letztendlich weniger als 0,005 Ohm * /
Rückgabe (t) / * Ende des Testintervalls, Rückgabe des Gleitkomma-Temperaturwerts * /
}
Kalibrierung von R und VREF
Die obige Lösung zum Messen der Temperatur besteht darin, sowohl R als auch VREF als bekannte Parameter zu behandeln. An der Oberfläche haben sie alle Nennwerte, aber ihre Nennwerte sind alle fehleranfällig.
Wenn R ein hochstabiler Metallfilmwiderstand mit einer Genauigkeit von 0,1% ist, wird VREF aus dem LM285 entnommen und der werkseitige Stabilitätsbereich beträgt 1,235
Schlüsselwörter: konstante Spannung; Dreileitersystem; Wärmewiderstand; Richtigkeit
Einführung
Temperaturparameter gehören zu den am häufigsten verwendeten Produktionsprozessparametern in der industriellen Produktion. Obwohl es viele verschiedene Methoden zur Temperaturmessung gibt, hat sich der Wärmewiderstand aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften zu einem der am häufigsten verwendeten Messfühler in der industriellen Temperaturmessung entwickelt. Aufgrund seiner hervorragenden physikalischen Eigenschaften ist Metallplatin das Material der Wahl für die Herstellung von Wärmewiderständen. Es kann in Form eines kleinen Films hergestellt oder auf Keramik- und Glimmersubstrate gewickelt werden, um einen hochstabilen Temperatursensor zu erzeugen, der eine Vielzahl komplexer Temperaturmessanwendungen ermöglicht. Der Pt100 RTD-Temperatursensor ist das bevorzugte Temperaturmesselement im Temperaturbereich von -200 ° C bis +400 ° C.
Gegenwärtig muss in verschiedenen Inspektionsgeräten, wie beispielsweise verschiedenen Inspektionsthermostaten, das Gerät eine hochpräzise Temperaturanzeige bereitstellen, die eine hochpräzise Temperaturmessung erfordert. Beispielsweise ist beim intelligenten integrierten Zweidraht-Temperaturmessumformer mit Pt100-Wärmewiderstandssensor auch eine hochpräzise Temperaturmessung erforderlich, um die hohe Präzision des Messumformers im gesamten Messbereich sicherzustellen. Um den Einfluss des Drahtwiderstands auf die Messung zu eliminieren, wird das Drei-Draht-Drahtbonden sowohl in Labor- als auch in Industrieanwendungen verwendet, um den Einfluss des Drahtwiderstands zu eliminieren. Dieser Artikel beschreibt eine Lösung zum genauen Messen des Widerstands eines Dreileiter-Wärmewiderstandes bei gleichzeitiger Bereitstellung einer hochpräzisen Temperaturumwandlungsmethode.
Schaltung zur Erkennung des Wärmewiderstands in drei Kabeln
1 ist eine Erfassungsschaltung, die ein Konstantspannungs-Partialdruckverfahren verwendet, um den Widerstand eines dreiadrigen thermischen Widerstands genau zu messen. Es ist eigentlich ein Erfassungsteil eines hochpräzisen Temperaturmessumformers. Der AD7705 wird als Analog-Digital-Wandler verwendet, und die Systemsteuerungs-CPU verwendet den P87LPC764. Das Gesamtsystem ist ein System mit geringem Stromverbrauch.
In 1 ist der Widerstandskörper RT mit einem Dreileitersystem verbunden, und RL ist ein Dreileiterwiderstand. Im Allgemeinen liegt der Widerstand jedes Leiters innerhalb von 5 W. Der Widerstandskörper und die Messschaltung sind durch drei Punkte A, B und C verbunden und bilden tatsächlich eine Spannungsteilerschaltung für die Spannung VREF mit dem Widerstand R. Unter normalen Umständen, um den durch die Erwärmung verursachten Messfehler zu vermeiden des Widerstandskörpers sollte der Strom weniger als 3 mA betragen. Hier beträgt durch Auswahl von VREF und R der Strom des Ansteuerthermistors ungefähr 0,6 mA. Wenn VREF und R bekannt sind, kann durch Erfassen von VAB und VAC RT durch Berechnung erhalten werden, um die tatsächliche Temperatur zu bestimmen. Die Erkennung von VAB und VAC erfolgt über den AD7705, bei dem es sich um einen doppelten Eingangskanal handelt. Der 16-Bit-Sigma-Delta-A / D-Wandler verfügt über einen Eingang mit einem programmierbaren Verstärker, der die 8-fache Verstärkung verwendet, Kanal 1 erkennt VAC und Kanal 2 erkennt VAB. Bezugnehmend auf 1, Es ist einfach, die folgenden Beziehungen 1 und 2 in Bezug auf VAB und VAC zu erhalten, die tatsächlich binäre Einmalgleichungen sind, in denen RT und RL unbekannt sind, und es ist einfach, RT, dh Gleichung 3, zu lösen.
VAB = VREF * RL / ≤ R + RT + 2 * RL ≤ 1 ≤
VAC = VREF · RT + 2 · RL · / R + RT + 2 · RL · 2
RT = R * (VAC-2 * VAB) / (VREF-VAC) (3)
Wenn RT erhalten wird, kann die tatsächlich gemessene Temperatur indirekt abgeleitet werden. Da der Sensor nicht linear ist, verwendet das herkömmliche Verfahren häufig eine Tabellensuche, eine Faltlinie usw., um die Temperatur zu berechnen. Es ist jedoch schwierig, mit diesen Methoden eine hohe Genauigkeit auf dem begrenzten Tischbereich zu erzielen, und sie sind nur für industrielle Anlässe mit geringen Genauigkeitsanforderungen geeignet. Wenn der Temperaturwert unter Verwendung der Formel der Rt (t) -Funktion, die in der nationalen Norm angegeben ist, plus der Methode der Probedifferenz abgeleitet wird, kann eine extrem hohe Präzision erzielt werden. In den bisherigen Computerverarbeitungsverfahren wird jedoch aufgrund der Komplexität des Programms das Gleitkommaberechnungsverfahren im Allgemeinen vermieden. Der aktuelle C51-Compiler war jedoch äußerst effizient, und der Programmspeicherplatz ist kein Problem. Daher habe ich diese hochpräzise Berechnungsmethode übernommen. Das Folgende ist eine C51-Funktion zum Berechnen der RT und zum Messen der Temperatur. Es wird ein Pt100-Wärmewiderstand verwendet, der der Norm IEC751 und TRC = 0,003851 entspricht.
Process_t () / * misst die Temperaturlösungsfunktion, bekannt als R, VREF * /
{
Daten float vac, vab, rt, rt1, t;
Vac = ad_pro (1);
Vab = ad_pro (2); / * A / D-Wandlung für VAB und VAC * /
Rt1 = r * (vac-2 * vab) / (vref-vac);
/ * Berechnen Sie den aktuellen Wert des Wärmewiderstands * /
RT = Lubo (RT1); / * gleitende gewichtete Filterung * /
t = (RT-100) / 0,36;
/ * Schätzen Sie zuerst die aktuelle Temperatur linear mit 400 Metriken * /
Tun
/ * Verwenden Sie die Trial-and-Error-Methode, um den Zyklus zu berechnen, der geschätzte t ist der Anfangswert * /
{
Wenn (rt <100) / * unter null Grad Celsius * /
{
RT1 = 100 + t * (0,390802-0,0000580195 * t-
0,000000000427351 * (t-100) * t * t);
}
Sonst / * Celsius unter Null Verarbeitung * /
{
RT1 = 100 + t * (0,390802-0,0000580195 * t);
}
t = t + (rt - rt1) / 0,36;
}
Während (((rt-rt1)> 0,005) || (rt1-rt)> 0,005);
/ * Der berechnete Residuum beträgt letztendlich weniger als 0,005 Ohm * /
Rückgabe (t) / * Ende des Testintervalls, Rückgabe des Gleitkomma-Temperaturwerts * /
}
Kalibrierung von R und VREF
Die obige Lösung zum Messen der Temperatur besteht darin, sowohl R als auch VREF als bekannte Parameter zu behandeln. An der Oberfläche haben sie alle Nennwerte, aber ihre Nennwerte sind alle fehleranfällig.
Wenn R ein hochstabiler Metallfilmwiderstand mit einer Genauigkeit von 0,1% ist, wird VREF aus dem LM285 entnommen und der werkseitige Stabilitätsbereich beträgt 1,235
