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海的旋律
不知道对不对。帮你找的铂电阻温度传感器[1]是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200°C~650°C)范围的温度测量中。 但在这种检测电路中,不平衡电桥中以及铂电阻的阻值和温度之间的非线性特性给最后的温度测量带来了一定的误差。早期通常采用硬件电路来减小这种误差。但硬件法不但增加了电路的复杂性,而且由于包括传感器在内的各种硬件本身的缺陷和弱点,所以往往难以达到较高的指标要求。因此,在系统的设计上引入与检测技术直接相关的数据处理算法,即软件算法来实现线性化处理的要求,可以有效地提高系统的精度,降低成本。 本测温仪通过采用查表线性化法得出温度各点对应的A/D转换值,并且利用软件算法实现了电路中各参数的自适应调整选取,在尽可能提高分辨率的情况下使设计的电路在给定的温度范围内各点的分辨率近似相等,从而方便了硬件电路的设计和电阻的选取,也减小了铂电阻测温电路的非线性误差。 系统结构 测温仪的系统硬件结构框图如图1所示。考虑到功耗及整机的精度和价格等问题,测温仪的单片机控制器采用NEC的8位78K0系列单片机,并启用了看门狗功能,以提高测温仪的抗干扰性能。测温系统采用不平衡电桥测量铂电阻随温度变化的电压信号,经过放大、A/D转换后,送到单片机中进行处理和显示。采集时显示最值温度,超过设定值则报警。本测温仪通过USB接口与PC机连接,上位机负责设置采集开始时间、采集间隔时间等参数,并读取下位机数据,进行数据分析和处理。 图1 系统硬件结构框图 图2 温度测量电路原理图 系统硬件设计 测温仪的测温电路采用典型的铂电阻电桥电路,如图2所示。该测温仪的测温电路采用软件算法中的查表线性化方法,利用软件算法对电路参数进行自适应调整选取,在保证高分辨率的情况下,使得在给定的温度范围内各点的分辨率近似相等,误差可达到0.5级仪表的要求,提高了测温仪的整体性能。 图2中最后输出的U5将被送到A/D转换器转换为数字量,然后由微处理器读入再进行处理。通过对温度测量电路的数学分析可以得出,U5和Us是完全成正比的。因此,在设计中将Us设为A/D转换过程中的参考电压。这样,即使Us有所变化,也不会影响A/D转换器的转换结果。 由于将Us设为了参考电压,为了最大化测量的分辨率,希望U5的输出在温度低限时向0V靠拢,而在温度高限时向Us靠拢。这样,首先存在的一个问题便是运算放大器的输出问题。通常,运算放大器的输出并不等于电源电压,因为存在一个饱和问题,这样便降低了整个电路的测量分辨率。在实际设计中,使用的是Rail-to-Rail的运算放大器,即输出上限可以达到电源电压,而下限可以达到0V。这一点对于整个电路来讲是非常关键的。 下面具体介绍测温电路参数自适应调整选取的设计过程。 确定参数的原则是达到尽可能高的分辨率,以及尽量消除由于铂电阻的强非线性带来的各个温度段分辨率的明显差异。整个计算和赋值过程通过软件程序来实现。 第一步,通过输入获取温度最大值和最小值,得出温度的范围。 第二步,通过输入获取电阻R1、R2、R4的阻值。 为了使节点①的电压大于节点②的电压(因为放大电路是单电源供电的,不可以输出负电压),R1的值必须大于RT在温度测量范围内的最大值。同时,为了保证桥路的灵敏度,R1的值仅需稍微大于(或等于)RT的最大值即可。同时明确放大电路中的要求R4=R5、R6=R7,而且为了降低功耗,它们的取值通常都大于100kΩ。本设计中取R2=100kΩ,作为它的临时计算初值;取R4=R5=100kΩ。 第三步,确定剩下的参数值R6、R7。 由于桥路的要求,R3=R2,R4~R7的阻值比较大,这里可以忽略它们的影响来计算节点①和②之间的电压差(U12)的变化范围,从而求出R6、R7的阻值(R4阻值乘以放大倍数K)。 第四步,计算RT取最大值和最小值时该电路的分辨率。 由于此时已知R1~R7的所有电阻阻值,因此可以计算出具备这些参数的电路在RT取最大值处的分辨率。例如当温度为-30°C时RT取最大值,求出U5的值;然后查铂电阻分度表得RT在-29°C时的电阻值,再次求出另一个U5的值,二者之差的绝对值即相对表示了该电路在此点的分辨率,差值越大,则分辨率越高。同理,可以求得该电路在RT最小值处的两个输出电压U5之差。
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上善若水
随着现代生活的飞速发展,人们一刻也离不开电。而在用电过程中就存在着用电安全问题,在电器设备中,例如电机、电缆、家用电器等。它们的正常运行之一就是其绝缘材料的绝缘程度即绝缘电阻的数值。当受热和受潮时,绝缘材料便老化。其绝缘电阻便降低。从而造成电器设备漏电或短路事故的发生。为了避免事故发生,就要求经常测量各种电器设备的绝缘电阻。判断其绝缘程度是否满足设备需要。普通电阻的测量通常有低电压下测量和高电压下测量两种方式。而绝缘电阻由于一般数值较高(一般为兆欧级)。在低电压下的测量值不能反映在高电压条件下工作的真正绝缘电阻值。兆欧表也叫绝缘电阻表。它是测量绝缘电阻最常用的仪表。它在测量绝缘电阻时本身就有高电压电源,这就是它与测电阻仪表的不同之处。兆欧表用于测量绝缘电阻即方便又可靠。但是如果使用不当,它将给测量带来不必要的误差,我们必须正确使用兆欧表绝缘电阻进行测量。兆欧表在工作时,自身产生高电压,而测量对象又是电气设备,所以必须正确使用,否则就会造成人身或设备事故。使用前,首先要做好以下各种准备:(1)测量前必须将被测设备电源切断,并对地短路放电,决不允许设备带电进行测量,以保证人身和设备的安全。(2)对可能感应出高压电的设备,必须消除这种可能性后,才能进行测量。(3)被测物表面要清洁,减少接触电阻,确保测量结果的正确性。(4)测量前要检查兆欧表是否处于正常工作状态,主要检查其“0”和“∞”两点。即摇动手柄,使电机达到额定转速,兆欧表在短路时应指在“0”位置,开路时应指在“∞”位置。(5)兆欧表使用时应放在平稳、牢固的地方,且远离大的外电流导体和外磁场。做好上述准备工作后就可以进行测量了,在测量时,还要注意兆欧表的正确接线,否则将引起不必要的误差甚至错误。兆欧表的接线柱共有三个:一个为“L”即线端,一个“E”即为地端,再一个“G”即屏蔽端(也叫保护环),一般被测绝缘电阻都接在“L”“E”端之间,但当被测绝缘体表面漏电严重时,必须将被测物的屏蔽环或不须测量的部分与“G”端相连接。这样漏电流就经由屏蔽端“G”直接流回发电机的负端形成回路,而不在流过兆欧表的测量机构(动圈)。这样就从根本上消除了表面漏电流的影响,特别应该注意的是测量电缆线芯和外表之间的绝缘电阻时,一定要接好屏蔽端钮“G”,因为当空气湿度大或电缆绝缘表面又不干净时,其表面的漏电流将很大,为防止被测物因漏电而对其内部绝缘测量所造成的影响,一般在电缆外表加一个金属屏蔽环,与兆欧表的“G”端相连。当用兆欧表摇测电器设备的绝缘电阻时,一定要注意“L”和“E”端不能接反,正确的接法是:“L”线端钮接被测设备导体,“E”地端钮接地的设备外壳,“G”屏蔽端接被测设备的绝缘部分。如果将“L”和“E”接反了,流过绝缘体内及表面的漏电流经外壳汇集到地,由地经“L”流进测量线圈,使“G”失去屏蔽作用而给测量带来很大误差。另外,因为“E”端内部引线同外壳的绝缘程度比“L”端与外壳的绝缘程度要低,当兆欧表放在地上使用时,采用正确接线方式时,“E”端对仪表外壳和外壳对地的绝缘电阻,相当于短路,不会造成误差,而当“L”与“E”接反时,“E”对地的绝缘电阻同被测绝缘电阻并联,而使测量结果偏小,给测量带来较大误差。由此可见,要想准确地测量出电气设备等的绝缘电阻,必须对兆欧表进行正确的使用,否则,将失去了测量的准确性和可靠性。回复者:华天电力
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