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【技术指南】 使用树莓派和MCC 134测量热电偶

日期:2020-01-23 04:41浏览次数:

  运用热电偶来丈量温度是一种较为普通的式样,来历正在于其本钱较低、易于运用,且丈量边界广。Measurement Computing Corp(MCC)正在计划与修筑用于丈量热电偶的切确数据收罗装备方面有着修长的史籍。正在不行控的境遇中,计划一种正在树莓派上可切确丈量热电偶的装备是相当坚苦的。本文阐发了正在切确丈量热电偶进程中碰到的困难,MCC 134 HAT若何竣事作事以及MCC 134的用户应若何将丈量偏差最幼化。

  热电偶是用于丈量温度的一种传感器。它通过将温度梯度转化成电势差来作事,这种情景被称为塞贝克效应。热电偶由两种差别的金属线构成,它们的两头互相接连,各自变成一个节点。由于两种金属线正在温度梯度上爆发差别的电势,因此正在电道觉得中可丈量出电压。通过丈量回道中的电压就可得出该电势差值。

  正在差别类型的热电偶中,金属线的接连情形也不尽相仿,是以可正在差别的温度边界内丈量。比方,J型热电偶由铁与康铜(铜-镍合金)构成,适合正在-210℃与1200℃间丈量;而T型热电偶由铜与康铜构成,适合正在-270℃与400℃间丈量。

  上述温度梯度是指两个节点之间的温度差 --- 丈量点,即咱们所闭心的热端;参考点,为正在丈量装备处的冷端。

  热电偶爆发与温度梯度相对应的电压,即热端与冷端之间的电势差。确定热端绝对温度的独一式样是获取冷端的绝对温度。

  固然较旧的编造凭借冰浴来告竣冷端参考温度,但当代热电偶丈量装备运用一个或多个传感器丈量与其相连的终端(冷端)温度。

  热电偶的丈量有很多偏差泉源,秒速赛车彩票注册平台网罗噪声、线性偏差与偏置偏差,热电偶自身以及参考端或冷端的温度丈量。当代的24位丈量装备运用高精度的模数转换器(ADC),并采用计划实行以最幼化噪声、线性偏差与偏置偏差。

  热电偶丈量偏差无法避免,但能够将其最幼化。这种偏差是因为运用的合金缺陷导致,由于它们正在差别批次之间略有差别。某些热电偶自身就有着较幼的偏差。准绳K型与J型热电偶的偏差可高达±2.2℃,而T型热电偶的偏差最多为±1℃。愈加高贵的热电偶(SLE-分表偏差节造)由质料较好的导线组成,可使这些偏差低重一半。

  切确丈量冷端,即热电偶与装备的接连处,是相当不易的。愈加高贵的仪器,如DT MEASURpoint系列产物,运用一种绝热金属板以仍旧冷端温度稳定,并使得正在高精度下的丈量愈加容易。对付较低本钱的装备,绝热金属板过于高贵。但若没有绝热金属板,是无法丈量热电偶与铜造接连器接触点温度的。这导致冷端温度的丈量极易受到其相近温度神速转换或功率情形的影响。

  为了更好地融会MCC 134的计划挑拨,咱们需将其与MCC 受接待的E-TC系列产物作比拟 --- 一种高精度以太网热电偶丈量装备。E-TC系列产物的冷端温度由模仿装备ADT7310 IC温度传感器丈量。

  因为丈量境遇的可控与安静,IC传感器正在MCC E-TC系列中作事优良。表部塑料盒用以职掌气流、电道元件以及正在恒定负载下作事的治理器。正在E-TC的可控境遇下,IC传感器能够生色地切确丈量冷端温度。

  然而,当第一次用IC 传感器对MCC 134实行计划以丈量冷端温度时,精度不足的题目正在装备校验进程中尤为超越。IC 传感器不行安置正在接连器模块相近,由于树莓派所导致的较大且不行控的温度梯度与表部境遇会酿成欠佳的丈量可反复性。

  MCC通过改善的计划从新计划了MCC 134,该计划正在仍旧低本钱的同时供应了更好的精确性和可反复性。差别于运用1个IC传感器与1个终端模块,MCC运用2个终端模块与3个热敏电阻对电道板实行了从新计划 --- 每一个热敏电阻都阔别安置于终端模块的一侧(如下图所示)。固然这填充了计划的难度,但假使正在治理器的负载与境遇温度产生转换的情形下,热敏电阻仍能够更切确地缉捕冷端温度的转化。

  这种计划式样使丈量结果简直不受树莓派不行控境遇的影响。但假使是新式的计划,某些要素也会影响丈量精度。但用户可通过节减MCC 134上温度梯度的神速转换以改善丈量结果。

  当正在准绳的境遇下作事时,MCC 134可告竣热电偶的精度的最大化。激烈的温度转化与气流转化会影响结果。大都情形下,MCC 134将竣事其类型规格。为了告竣最高精度的热电偶读数,MCC有以下实行倡导:

  低重树莓派治理器上的负载。当运转措施的负载攻克了树莓派治理器的4个内核时,其温度会上升至70℃以上。运转仅加载1个内核的措施将正在约莫20℃的温度下运转。

  将若干个MCC HATs筑设于栈房中时,将MCC 134安置于树莓派的最远端。因为树莓派是一个不行鄙夷的热源,是以将MCC 134安置于离其最远的地方将会填充切确度。

  热电偶供应了一种低本钱且圆活的丈量温度的手腕,但切确丈量热电偶是有难度的。通过改进计划和通俗测试,MCC造胜了运用树莓派时,不受职掌的境遇下切确丈量热电偶的挑拨。MCC 134 DAQ HAT不妨将准绳热电偶与神速增加的低本钱估量平台的需求配合运用。

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