Mbinu za Transducer / Sensor na Vipimo

Utangulizi transducers za kuingiza, au sensorer huainishwa kama ya kazi au ya kupita. Sensorer passiv, kama vile thermocouples au photodiodes (katika hali ya voltage-output) ni vifaa vya milango miwili ambavyo hubadilisha nishati halisi kuwa nishati ya umeme moja kwa moja, na kutoa mawimbi ya kutoa sauti bila kuhitaji chanzo cha msisimko. Vihisi amilifu (kama saketi amilifu kwa ujumla) zinahitaji chanzo cha nje cha msisimko. Mifano inaweza kupatikana katika darasa la vihisi vinavyokinza, kama vile vidhibiti joto, RTDs (vitambua joto vinavyostahimili upinzani), na gereji za matatizo; zinahitaji sasa au voltage kwa msisimko ili kutoa pato la umeme. Makala haya yatazingatia mbinu mbalimbali za msisimko zinazoweza kutumika katika programu-tumizi za kihisi/kisambaza data na itaonyesha saketi za kawaida. Majadiliano yanajumuisha faida na mapungufu ya mbinu za uchochezi za ac na dc kwa kutumia sasa na voltage. Upimaji sahihi wa ishara za kiwango cha chini za analog na mfumo wa upatikanaji wa data kwa ujumla inahitaji zaidi ya wiring tu pato la transducer kwa mzunguko wa hali ya ishara na kisha kwa analog kwa kibadilishaji cha dijiti. Ili kudumisha azimio la hali ya juu na usahihi ndani ya mfumo wa upimaji, mbuni lazima atunze uangalifu katika kuchagua chanzo cha msisimko kwa transducer-na katika mpango wa wiring wa shamba unaotumika katika kuwasilisha ishara ya analojia ya kiwango cha chini kutoka kwa transducer hadi A / D kigeuzi. Kielelezo cha 1 kinaonyesha mchoro wa jumla wa mfumo wa kupata data kulingana na transducer. Uadilifu wa data iliyopatikana katika mifumo hii inategemea sehemu zote za njia ya ishara ya analogi iliyoonyeshwa hapa. Kielelezo 1. Mfumo wa kawaida wa kupata data kulingana na transducer. Kwa chanzo fulani cha msisimko, mbunifu wa mfumo anakabiliwa na changamoto ya kupima mawimbi ya pato na kushughulikia masuala yanayoweza kutokea. Kwa mfano, upinzani wa nyaya na kuchukua kelele ni miongoni mwa matatizo makubwa yanayohusiana na programu-tumizi za kihisi. Mbinu mbalimbali za kipimo zinapatikana kwa ajili ya ajira katika kutafuta utendakazi bora zaidi kutoka kwa mfumo wa vipimo. Chaguo kuu ni pamoja na ratiometriska dhidi ya. operesheni isiyo ya ratiometriki, na waya-2 dhidi ya. 3-, na 4-waya Kelvin viunganisho vya nguvu/hisia. Mbinu za kusisimua Transducers hai inaweza kusisimua kwa kutumia sasa ya kudhibitiwa au voltage. Chaguo kati ya msisimko wa voltage na wa sasa kwa ujumla ni kwa hiari ya mbuni. Katika mifumo ya kupata data, si jambo la kawaida kuona msisimko wa voltage isiyobadilika ikitumika kwa vitambuzi vya matatizo na shinikizo, ilhali msisimko wa mara kwa mara wa sasa unatumiwa kusisimua vitambuzi vinavyokinza kama vile RTD au vidhibiti vya joto. Katika mazingira ya viwanda yenye kelele, msisimko wa sasa unapendekezwa kwa ujumla kutokana na kinga yake bora ya kelele. Vyanzo vya uchochezi vya AC au dc vinaweza kutumika katika programu za transducer; kila mmoja hutoa faida na hasara. Faida zinazohusiana na msisimko wa dc ni pamoja na unyenyekevu wa utekelezaji na gharama ya chini. Upande wa chini wa msisimko wa dc ni pamoja na ugumu wa kutenganisha ishara halisi kutoka kwa hitilafu zisizohitajika za dc kutokana na kukabiliana na athari za thermocouple zinazosababishwa na vimelea. Malipo ya DC hayajarekebishwa; hutofautiana bila kutabirika kwa sababu ya kushuka kwa joto na vyanzo vya kelele vya joto na 1/f. Ingawa mbinu za kusisimua za ac ni ghali zaidi kutekeleza, hutoa faida nyingi za utendakazi. Msisimko wa AC hufanya kazi sawa na mpango wa kukata unaotumiwa katika amplifiers usahihi; inatumika kwa manufaa katika mizunguko ya viyoyozi vya transducer ili kuondoa hitilafu za kukabiliana, kelele wastani wa 1/f na kuondoa madhara kutokana na thermocouples za vimelea. Kwa kupungua kwa unyeti kwa 1/f-kelele, mawimbi ya pato yanayotambulika yanaweza kuzalishwa kwa mikondo ya chini ya uchochezi au voltage. Msisimko uliopungua unamaanisha kuwa athari za kujipasha moto za mtiririko wa sasa katika sensorer zinazoweza kupunguzwa zinaweza kupunguzwa sana. Kwa kuwa bandwidth nyembamba inahusika, kuna uwezekano pia kwamba msisimko wa ac pia hutoa kinga kubwa kwa kuingiliwa kwa RF kuliko uchochezi wa dc. Kuna mambo mawili makuu katika kuchagua chanzo cha uchochezi ambacho kitaongeza utendaji wa jumla wa mfumo. Kwanza, azimio: ukubwa wa msisimko unapaswa kutosha kwamba mabadiliko ya chini katika kutofautiana inayopimwa hutoa pato kutoka kwa transducer ambayo ni kubwa ya kutosha kushinda kelele na kukabiliana na mfumo. Pili, kiwango cha nguvu: ikiwa kihisi ni kistahimilivu, mbuni lazima ahakikishe kuwa athari za joto za kibinafsi za msisimko wa sasa unaopita kupitia transducer haziathiri vibaya matokeo yaliyopimwa. Kielelezo cha 2 cha Uendeshaji wa Ratiometriki Vs Isiyo na Ukadiriaji kinaonyesha usanidi wa ratiometriki katika programu ya kibadilishaji data cha daraja. Chanzo hicho hicho cha rejea hutumiwa kwa msisimko wa transducer na kibadilishaji cha A / D. Asilimia fulani ya mabadiliko katika msisimko inakabiliwa na mabadiliko sawa ya asilimia katika mchakato wa ubadilishaji (au kinyume chake). Nambari ya pato ya ADC, DOUT, ni uwakilishi wa dijiti wa uwiano wa ingizo la kibadilishaji fedha, AIN, kwa marejeleo yake, VREF. Kwa kuwa pembejeo kwa kibadilishaji na rejeleo lake limetokana na chanzo hicho hicho cha uchochezi, mabadiliko katika uchochezi hayaleti makosa ya kipimo. Kwa hivyo, katika usanidi wa ratiometriki, ikiwa tofauti inayopimwa na transducer haijabadilishwa, msimbo wa pato la dijiti kutoka kwa ADC ni kinga dhidi ya tofauti katika msisimko wa daraja. Kwa sababu hii, kumbukumbu sahihi thabiti sio lazima kufikia vipimo sahihi. Uendeshaji wa ratiometri ni nguvu sana; inaruhusu kipimo na udhibiti, kwa kutumia mfumo wa usambazaji wa analog, ili kupata usahihi bila uthabiti wa marejeleo ya voltage au vifaa vya uchochezi. Kwa sababu kukataliwa kwa usambazaji wa umeme kwa ADC nyingi ni kubwa sana, miteremko katika voltage ya usambazaji wa nishati haiathiri kipimo. Kielelezo 2. Uendeshaji wa ratiometriki katika programu ya kibadilishaji cha daraja. Kielelezo cha 3 kinaonyesha hasara ya operesheni isiyo ya ratiometri ya dc. Inaonyesha usanidi wa kawaida usio wa kiometri katika programu ya daladala ya daraja. Kama katika programu-tumizi iliyotangulia, ADC hutoa msimbo wa dijitali, DOUT, uwiano wa AIN na VREF. Katika mfano huu, msimbo wa pato ni nyeti kwa mabadiliko ya jamaa kati ya msisimko wa daraja na voltage ya kumbukumbu. Mabadiliko yoyote katika matokeo ya voltage ya msisimko ni mabadiliko katika voltage ya pembejeo ya analog inayoonekana na ADC. Kwa kuwa rejeleo halijitegemei na msisimko, msimbo wa pato wa dijiti utaonyesha msisimko uliobadilishwa. Saketi zisizo za ratiometriki zinafaa hasa kwa programu zinazohitaji vipimo dhidi ya marejeleo kamili—au ambapo kigeuzi kimoja hutoa aina mbalimbali za ingizo za analogi zisizohusiana. Kwa kuwa mabadiliko katika kumbukumbu, uchochezi, n.k. hayataondolewa lakini yataonyeshwa katika kipimo, marejeleo sahihi, sahihi na thabiti na vyanzo vya uchochezi vinahitajika kwa matumizi mengi. Kielelezo 3. Uendeshaji usio wa ratiometri katika programu ya daraja-transducer. Katika muundo wa mifumo ya upataji wa data ya azimio la juu, wabunifu wanapaswa kukumbuka kila wakati ufanisi wa gharama ya uendeshaji wa ratiometri popote matumizi yake yanawezekana. Usanidi wa Waya Kuna aina mbalimbali za usanidi wa nyaya ambazo zinaweza kutumika wakati wa kuunganisha kwenye vitambuzi vinavyokinza kama vile RTD na vidhibiti joto katika programu za kupima halijoto. Miunganisho ya msingi ya waya 2-, 3- na 4 imeonyeshwa kwenye Mchoro 4. Kwa nini fomati hizi zinapatikana, na ugumu na gharama zao anuwai? Upinzani wa waya wa risasi unaweza kuanzisha hitilafu kubwa za kipimo ikiwa tahadhari za kutosha hazitachukuliwa ili kuziondoa, haswa katika uimara wa chini wa 100-W RTD maombi. Katika mizunguko ya RTD sasa iliyodhibitiwa (kawaida kawaida kila wakati) hupitishwa kupitia sensa, kontena ambalo upinzani wake huongezeka polepole, kurudia, na takriban sawia na joto. Upinzani wake unapoongezeka, kushuka kwa voltage yake huongezeka na, ingawa ni ndogo, inaweza kupimwa bila shida. Katika maombi bora voltage kipimo lazima tu kuongezeka kwa upinzani wa sensor yenyewe. Katika mazoezi, ingawa, haswa katika usanidi wa waya mbili, upinzani halisi kati ya vituo vya sensorer katika hatua ya upimaji ni pamoja na upinzani wa sensa na waya zinazoongoza. Ikiwa upinzani wa waya wa risasi ungebaki mara kwa mara, hautaathiri kipimo cha joto. Walakini, upinzani wa waya hubadilika na joto; na hali ya mazingira inavyobadilika, upinzani wa waya pia utabadilika, na kusababisha makosa. Ikiwa sensa iko mbali na waya ni ndefu sana, chanzo hiki cha makosa kitakuwa muhimu katika matumizi ya RTD, ambapo thamani ya sensa ya majina itakuwa 100 W au 1 kW, na mabadiliko ya kawaida ni ya utaratibu wa 0.4% / ° C . Matumizi ya Thermistor, ambapo maadili ya upinzani wa sensorer ya juu ni kubwa kuliko ya RTDs, huwa dhaifu sana kwa upinzani wa kuongoza, kwani uongozi unachangia makosa kidogo. Kielelezo 4. Mipangilio ya kawaida ya wiring kwa sensorer kulingana na upinzani. Usanidi wa waya 2 ulioonyeshwa kushoto ni sahihi kabisa kwa mifumo mitatu iliyoonyeshwa hapo juu, kwa sababu upinzani wa waya inayoongoza, 2RL, na tofauti yake na joto huchangia makosa makubwa ya kipimo. Kwa mfano, ikiwa upinzani wa kuongoza wa kila waya ni 0.5 W katika kila waya, RL inaongeza kosa la 1-W kwa kipimo cha upinzani. Kutumia 100-W RTD na = 0.00385 / ° C, upinzani unawakilisha kosa la awali la 1 W / (0.385W / ° C) au 2.6 ° C, na tofauti ya upinzani wa risasi na joto la kawaida huchangia makosa zaidi. Usanidi wa waya-3 katika Mchoro wa 4 unatoa maboresho makubwa juu ya usanidi wa waya-2 kutokana na kuondolewa kwa waya moja ya kuongoza inayobeba sasa. Ikiwa waya wa kipimo unaorudi kwa V(+) unaingia kwenye nodi ya juu ya kizuizi, hakuna mtiririko wa sasa kwenye waya huu na hakuna hitilafu ya waya inayoletwa. Hata hivyo, upinzani wa risasi na sifa za joto za waya wa kurudi RTD kwa V (-) na I (-) bado huanzisha makosa, hivyo makosa yamepunguzwa hadi nusu ya kosa katika mfumo wa waya mbili. Usanidi wa waya 4 kwenye Mchoro 4 hutoa utendaji bora, kwa usahihi na unyenyekevu, ikilinganishwa na usanidi wa waya wa 2- na 3. Katika programu hii, makosa kutokana na upinzani wa waya ya risasi na athari za joto la joto huondolewa kwa kupima joto moja kwa moja kwenye RTD. Waya za kurudi kutoka RTD kwa ujumla zinakumbwa na mzunguko wa hali ya juu (kipaza sauti / analog kwa kibadilishaji cha dijiti), na kwa hivyo hakuna mtiririko wa sasa kwenye waya za kurudi na hakuna kosa linaloletwa. Ikiwa vyanzo viwili vinavyolingana vya sasa vinapatikana, inawezekana kuunda mifumo ya waya-3 ambayo kimsingi huondoa upinzani wowote wa wiring au athari za joto. Mfano, kwa kutumia kibadilishaji cha AD7711, imeonyeshwa kwenye Kielelezo 5. Msisimko hutolewa na sasa kutoka kwa chanzo cha juu cha 200-µA, inapita kupitia upinzani wa waya inayounganisha, RL1. Chanzo cha chini cha sasa hutoa mkondo unaopita kupitia waya nyingine ya kipimo, yenye upinzani RL2, na kuunda kushuka kwa voltage kimsingi sawa na kinyume na kushuka kwenye RL1, kughairi wakati inapimwa kwa njia tofauti. Jumla ya mikondo miwili inapita bila madhara kupitia waya wa kurudi (RL3) hadi ardhini (kipimo cha tofauti kinapuuza voltage ya hali ya kawaida). Mkondo wa 200-µA, unaopita kwenye kipingamizi cha 12.5-kW mfululizo, hutengeneza volteji ambayo hutumika kama marejeleo ya kibadilishaji fedha, ikitoa kipimo cha ratiometriki. Kielelezo 5. Kuondoa hitilafu kutokana na upinzani wa uunganisho wa nyaya katika utumizi wa RTD wa waya-3. AD7711, sigma-delta ADC ya azimio la juu, inabadilisha voltage kutoka RTD hadi digital. AD7711 ni chaguo bora ya kibadilishaji kwa programu tumizi hii; inatoa azimio la biti 24, amplifier ya faida inayoweza kupangwa kwenye chip na jozi ya vyanzo vya sasa vya uchochezi vya RTD. Kama inavyoonekana kutoka kwa mfano, suluhisho kamili linaweza kujengwa bila hitaji la vifaa vya hali ya ishara ya ziada. Msisimko wa AC Kielelezo cha 6 kinaonyesha baadhi ya vyanzo vya hitilafu za mfumo vinavyohusishwa na msisimko wa dc na kipimo katika programu ya kihisi cha daraja. Katika mzunguko huu wa daraja, haiwezekani kutofautisha ni kiasi gani cha pato la kipaza sauti (na masafa ya chini) ni kweli kutoka kwa daraja na ni kiasi gani ni kwa sababu ya ishara za makosa. Hitilafu zinazoletwa na 1/f kelele, thermocouples za vimelea, na urekebishaji wa amplifier haziwezi kushughulikiwa isipokuwa njia fulani itatumiwa kutofautisha ishara halisi kutoka kwa vyanzo hivi vya hitilafu. Msisimko wa AC ni suluhisho nzuri kwa tatizo hili. Kielelezo 6. Vyanzo vya makosa vinavyohusiana na uchochezi wa dc katika mfumo wa kipimo cha transducer daraja. Ishara kutoka kwa transducer ya daraja, ambayo inategemea msisimko, kwa kawaida ni ndogo. Ikiwa msisimko ni 5 V na unyeti wa daraja ni 3 mV / V, ishara ya juu ya pato ni 15 mV. Vyanzo vya uharibifu wa taarifa zinazotolewa na ishara hizi za kiwango cha chini ni pamoja na kelele (zote joto na 1/f), voltage kutoka kwa thermocouples ya vimelea na makosa ya kukabiliana na amplifier. Kwa mfano, thermocouples ya vimelea zipo katika wiring ya kawaida ya mzunguko. Viunganishi kati ya soda ya risasi ya bati na vifuatilizi vya ubao wa Kompyuta ya shaba vinaweza kuanzisha athari za halijoto ya 3 hadi 4 µV/°C, ikiwa miingilio ya joto inapatikana katika saketi. Makutano ya thermocouple pia yatakuwepo kati ya chembechembe za shaba za ubao wa mzunguko na pini za kovar za amplifier, na kutengeneza hitilafu za voltage kubwa kama 35 µV/°C. Katika mfumo wa ununuzi wa data wenye azimio kubwa, makosa haya ya thermocouple, pamoja na makosa ya kukabiliana na amplifier na kelele katika mfumo, zote zitaongeza kwa makosa makubwa ya dc na frequency-frequency. Msisimko wa AC ni njia yenye nguvu ya kutenganisha makosa haya kutoka kwa ishara. Kwa kutumia wimbi la mraba kwa msisimko wa ac, na polarity ya mawimbi ya msisimko ikiwa kinyume kati ya vipimo, hitilafu za dc zilizosababishwa zinaweza kughairiwa kwa ufanisi. Mpango huu wa kukata pia una athari ya kuondoa kelele ya 1 / f, ambayo inaongoza kwa masafa ya chini (dc hadi Hz chache) katika programu hizi. Kielelezo 7. Usanidi wa kawaida wa daraja unaotumia msisimko wa ac. Mchoro wa 7 unaonyesha jinsi daraja linaweza kusanidiwa kwa msisimko wa ac. Polarity ya voltage ya msisimko kwenye daraja inabadilishwa kwenye mizunguko mbadala, kwa kutumia transistors Q1 hadi Q4 kufanya ubadilishaji. Makosa yote ya dc na masafa ya chini yameunganishwa pamoja kama EOS. Wakati wa awamu ya 1, Q1 na Q4 ziko wakati Q2 na Q3 zimezimwa; pato, VOUT, hutolewa na (VA + EOS). Wakati wa awamu ya 2, Q2 na Q3 zimewashwa huku Q1 na Q4 zimezimwa, na pato, VOUT, ikiwakilishwa na (-VA + EOS). Pato halisi ni jumla ya awamu mbili, ikitoa VOUT = 2 × VA. Ishara za kudhibiti uchochezi wa ac lazima iwe ishara za saa zisizoingiliana. Mpango huu huondoa makosa yanayohusiana na msisimko wa dc kwa gharama ya muundo ngumu zaidi. Kielelezo cha 8 kinaonyesha utumaji wa kibadilishaji daraja kwa kutumia AD7730 daraja-transducer ADC, inayojumuisha on-chip sakiti zote muhimu ili kutekeleza msisimko wa ac na kutoa matokeo yaliyokokotwa kufuatia ubadilishaji wa msisimko. Kielelezo 8. Programu ya daraja la msisimko wa AC kwa kutumia kigeuzi cha AD7730 sigma-delta. AD7730 sigma-delta ADC ni analogi kamili ya mbele kwa matumizi ya mizani na shinikizo la kupima. Kufanya kazi kutoka kwa usambazaji mmoja + 5-V, ​​inakubali ishara za kiwango cha chini moja kwa moja kutoka kwa transducer na hutoa neno la dijiti la kawaida. Mawimbi ya ingizo hutumika kwenye sehemu ya mbele ya faida inayoweza kutekelezwa, kulingana na moduli ya analogi. Kichujio cha kupitisha cha chini kinachoweza kupangiliwa na kichungi kinachoweza kubadilishwa, kiwango cha pato, na wakati wa kusindika michakato ya moduli. Kuna pembejeo mbili tofauti za faida zinazoweza kubadilishwa, pamoja na ingizo la marejeleo tofauti. Inakubali safu nne za pembejeo za analogi za unipolar na bipolar kutoka 10 mV hadi 80 mV kwa kiwango kamili. Azimio la kilele cha kilele kinachoweza kufikiwa moja kwa moja ni hesabu 1-kati ya 230,000. On-chip 6-bit DAC inaruhusu fidia kwa voltage tare katika maombi ya mizani. Kiolesura cha serial cha kifaa kinaweza kusanidiwa kwa ajili ya uendeshaji wa waya tatu na inaoana na vidhibiti vidogo na vichakataji mawimbi ya dijiti. AD7730 ina chaguzi za urekebishaji binafsi na urekebishaji wa mfumo, na huangazia mteremko wa kukabiliana na chini ya 5 nV/°C na mteremko wa faida wa chini ya 2 ppm/°C. Kwa kiwango hiki cha utendaji wa kuteleza, usawa katika uwanja kawaida hauhitajiki. Katika Mchoro wa 8, transistors Q1 hadi Q4 hufanya ubadilishaji wa voltage ya uchochezi. Transistors hizi zinaweza kuwa sawa na bipolar au MOS transistors-au chip ya dereva wa daraja-kama vile 4427 kutoka Micrel inaweza kutumika kutekeleza kazi hiyo. Kwa kuwa voltage ya pembejeo ya analog na voltage ya kumbukumbu hubadilishwa kwenye mizunguko mbadala, AD7730 lazima iwiane na mabadiliko haya ya voltage ya uchochezi. Kwa ubadilishaji wa synchronous, hutoa ishara za udhibiti wa mantiki kwa kubadili voltage ya uchochezi. Ishara hizi ni matokeo ya CMOS yasiyoingiliana, ACX na ACX. Mojawapo ya matatizo yaliyokutana na msisimko wa ac ni wakati wa kutulia wa ishara za pembejeo za analog baada ya kubadili, hasa katika maombi ambapo kuna muda mrefu kutoka kwa daraja hadi AD7730. Kigeuzi kinaweza kutoa data yenye makosa kwa sababu ni kuchakata mawimbi ambayo hayajatatuliwa kikamilifu. Ipasavyo, mtumiaji anaruhusiwa kupanga ucheleweshaji wa hadi 48.75 µs kati ya ubadilishaji wa mawimbi ya ACX na usindikaji wa data kwenye pembejeo za analogi. AD7730 pia hupima masafa ya kubadilisha ACX kulingana na kiwango cha sasisho la pato. Hii inaepuka kubadili daraja kwa kasi isiyo ya lazima kuliko mfumo unavyohitaji. Uwezo wa AD7730 kushughulikia voltages za marejeleo ambazo ni sawa na volti za msisimko ni muhimu hasa katika msisimko wa ac, ambapo mipangilio ya kigawanyaji cha kipingamizi kwenye pembejeo ya marejeleo huongeza muda wa kutulia unaohusishwa na ubadilishaji. Uchochezi wa AC unaweza kutumika kwa ufanisi ili kuondokana na athari za joto la kibinafsi katika programu za kupima joto kwa kutumia sensorer za kupinga. Wakati wa kupima halijoto kwa kutumia RTD, mkondo wa msisimko wenyewe (hata ni mdogo) hutoa I2R, au Joule inapokanzwa, huzalisha halijoto iliyoonyeshwa juu kwa kiasi fulani kuliko halijoto inayopimwa. Kiwango cha joto la kibinafsi inategemea sana kati ambayo RTD inaingizwa. RTD itajipasha joto hadi joto la juu zaidi katika hewa tulivu kuliko katika maji yanayosonga. Pamoja na uchochezi wa kawaida wa dc, msisimko wa sasa kupitia sensor lazima uwe mkubwa wa kutosha ili mabadiliko ya joto ndogo kabisa kupimwa yatokee mabadiliko ya voltage ambayo huzidi kelele ya mfumo, kukabiliana na kuteleza kwa mfumo. Mikondo ya msisimko inayohitajika ili kushinda hitilafu hizi kwa kawaida ni 1mA au zaidi. Nguvu inayotolewa katika RTD husababisha joto lake kupanda, na kuanzisha makosa ya drift katika kipimo, ambayo hupunguza usahihi wa mfumo. Kwa mfano, kutumia chanzo cha msisimko cha 1-mA dc chenye 1-kW RTD yenye athari ya kujipasha joto ya 0.05°C/mW husababisha hitilafu ya drift ya 0.5°C. Kwa kuwa chanzo cha msisimko wa ac kitapunguza athari za kukabiliana na kuteleza, mikondo midogo zaidi ya uchochezi inaweza kutumika katika programu nyingi. Kwa hivyo, kupungua kwa msisimko wa sasa sio tu kupunguza athari za joto la kibinafsi katika RTD (kwa mraba wa kupunguzwa kwa sasa!); pia hupunguza makosa yanayohusiana ya dc na masafa ya chini kama ilivyobainishwa hapo juu. Kielelezo 9. Kuondoa athari za kujipasha moto katika matumizi ya kipimo cha joto cha RTD kwa kutumia msisimko wa ac na AD7730 ADC. Mchoro wa 9 unaonyesha kigeuzi cha AD7730 cha msongamano wa juu cha sigma delta kinachotumika kwa kipimo cha RTD cha msisimko. Katika programu hii, AD7730 inaendeshwa na vifaa vilivyogawanywa, yaani, AVDD na DVDD ziko katika uwezo tofauti, na AGND na DGND ziko katika uwezo tofauti. Kwa mpangilio huu, ni muhimu kwamba AVDD au DVDD isizidi AGND kwa 5.5V. Kwa hivyo, wakati inafanya kazi na ± 2.5-V vifaa vya analogi DVDD lazima iwekwe kwa +3 V kwa heshima na ardhi ya dijiti, ambayo ni uwanja wa mfumo. Matokeo ya AD7730 ya ACX, ambayo hudhibiti urejeshaji wa sasa katika programu hii, imeanzishwa kwa kuzingatia vifaa vya AVDD na AGND. Wakati ACX iko juu, sasa ya 100 µA inapita kupitia RTD katika mwelekeo mmoja; wakati ACX iko chini, sasa 100-µA inapita upande tofauti kupitia RTD. Chanzo cha sasa cha polarity kimetengenezwa kwa kutumia op-amps U1 na U2 katika usanidi wa kawaida wa ubadilishaji wa voltage-hadi-sasa. AD7730, iliyosanidiwa kwa hali yake ya msisimko wa ac, hutoa wimbi la mraba kwenye pato lake la ACX. Wakati wa mchakato wa ubadilishaji ADC inachukua matokeo mawili ya ubadilishaji-moja kwa kila awamu ya ishara ya ACX-na inachanganya ndani ya ADC kutoa neno moja la kutoa data linalowakilisha joto lililopimwa. Kwa mfano, ikiwa pato la RTD wakati wa awamu ya kwanza ya ishara ya ACX ni 10 mV, na hitilafu ya mzunguko wa 1-mV iliyosababishwa na dc inapatikana kutokana na thermocouples ya vimelea, ADC hupima 11 mV. Wakati wa awamu ya pili sasa uchochezi umebadilishwa na ADC inachukua -10 mV kutoka RTD, na inaona tena + 1-mV dc-error, ikitoa pato la ADC la -9mV wakati wa awamu hii. Vipimo hivi huchakatwa ndani ya ADC (11 mV-(-9mV)/2= 10mV), hivyo basi kuondoa hitilafu zinazotokana na dc ndani ya mfumo. Msisimko wa AC huruhusu mikondo iliyo karibu na 100 toA kutumika vizuri katika matumizi ya RTD, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu 9, kupunguza athari za kujipasha moto sana. Kwa sababu voltage ya kumbukumbu ya kibadilishaji hutengenezwa kwa kutumia sasa ya msisimko, upinzani wa RTD hupimwa ratiometrically. Kwa hivyo, maadili ya upinzani wa nje katika kibadilishaji cha voltage hadi sasa haiathiri usahihi wa mfumo, kwani thamani halisi ya sasa ya gari sio muhimu, karibu 1%. Kwa hiyo, vipinga vya 100-ppm/°C vitatosha. Hata hivyo, upinzani wa RREF, ambao hutumia sasa ili kuendeleza voltage ya kumbukumbu ya ADC, lazima iwe imara juu ya joto ili kuepuka makosa yanayotokana na kumbukumbu katika pato la kipimo. Kwa mzunguko ulioonyeshwa, hali ya joto iliyopimwa kutoka -200 ° C hadi +200 ° C inaweza kushughulikiwa kwa urahisi. Kwa kuwa kupigwa kwa mzunguko wa laini kunaweza kutoa malipo ikiwa ukataji uko katika masafa ya laini (50 au 60 Hz), operesheni ya chopper inapendekezwa kwa 57 Hz ya asynchronous (ambapo chujio cha chujio kinatokea). Maamuzi ya 16-bit kilele-to-kilele yanaweza kufikiwa wakati wa kutumia AD7730 katika safu yake ya unipolar 0-20-mV na kiwango cha sasisho cha 57 Hz. Faida nyingine muhimu ya kutumia AD7730 katika matumizi ya RTD ni kinga yake kwa uwanja wote wa umeme na milipuko ya muda mfupi (EFT). Wakati wa kufanya kazi katika mazingira ya kelele inashauriwa kutumia AD7730 katika hali yake ya kukata. Mbinu za uimarishaji za chopa zilizotumiwa ndani ya AD7730 huondoa kukabiliana na kupunguza mteremko wa kukabiliana. Wakati AD7730 inaendeshwa katika hali ya CHOP mnyororo wa ishara, pamoja na kichujio cha hatua ya kwanza, hukatwa. Hii inapunguza utendakazi wa jumla wa kuteleza hadi chini ya 5 nV/°C. AD7730 inaweza kuendeshwa mbele ya uwanja wa umeme (1 V / m hadi 3 V / m) kutoka 30 MHz hadi 1 GHz na kukabiliana gorofa katika anuwai ya masafa. Bila kukata, utendaji wa kukabiliana unapungua mbele ya uwanja wa umeme na hupunguka kwa masafa. Muhtasari Katika kubuni mifumo ya upataji wa data ya msongo wa juu uangalifu lazima utekelezwe katika kuchagua mbinu ya msisimko, chanzo cha msisimko cha kibadilishaji data, na mpango wa wiring wa shamba unaotumika katika kuwasilisha mawimbi ya kiwango cha chini cha analogi kutoka kwa kibadilishaji data hadi kibadilishaji cha A/D. Transducers inaweza kusisimua na ac au DC ya sasa au voltage. DC inatumiwa sana kuliko ac kwa msisimko, kwa sababu mifumo inayotumia uchochezi wa dc ni rahisi kutekeleza na kusuluhisha; lakini wana mapungufu kadhaa. Ukubwa wa msisimko kwenye sensor lazima iwe ya kutosha ili mabadiliko madogo zaidi ya kupimwa matokeo katika mabadiliko ya voltage ambayo yanazidi kelele, kukabiliana na drift ya mfumo. Ikiwa hitilafu kubwa za dc na kelele ya chini-frequency zinatarajiwa, msisimko wa ac ni muhimu. Chanzo cha msisimko huwashwa kwa mizunguko mbadala, na amplitudi zinazotokana hupimwa na kukadiriwa ili kutoa matokeo ya ubadilishaji. Msisimko wa AC kwa hivyo huondoa athari za 1/f kelele na athari za dc za vimelea vya thermocouple kwenye mnyororo wa mawimbi. Hii inaruhusu uchochezi kupunguzwa sana, na pia kupunguza makosa yaliyoletwa kutoka kwa kujipasha moto katika sensorer zinazotegemea upinzani. Faida hizi kawaida huzidi ubaya wa gharama ya juu ya utekelezaji na utunzaji ambao lazima uchukuliwe kuhakikisha utatuzi wa kutosha kabla ya kipimo kufanywa. Uchaguzi wa usanidi wa wiring wa sensor unapatikana, unaojumuisha kutoka kwa waya 2 hadi 4, kulingana na usahihi unaohitajika. Mipangilio ya waya nne hutoa usahihi bora kwa kuondoa makosa kutokana na upinzani wa waya wa risasi na athari za joto katika wiring. Mifumo inaweza kusanidiwa kwa msisimko wa kawaida na marejeleo (ratiometriki), au kwa marejeleo huru (isiyo ya ratiometriki). Ratiometriki inapendekezwa kwa sababu inaruhusu kipimo na udhibiti kwa usahihi zaidi kuliko uthabiti wa marejeleo ya voltage au vifaa vya uchochezi. Vipimo havijali tofauti za msisimko.

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe