Seo an chéad alt i sraith dhá chuid. Pléifear stair agus dúshláin dearaidh an alt seo ar dtús.teocht bunaithe ar theirmeastóircórais tomhais, chomh maith lena gcomparáid le córais tomhais teochta teirmiméadair friotaíochta (RTD). Déanfaidh sé cur síos freisin ar rogha an teirmeastair, comhbhabhtálacha cumraíochta, agus tábhacht tiontairí analógacha go digiteacha (ADCanna) sigma-delta sa réimse feidhmchláir seo. Mionsonrófar sa dara halt conas an córas tomhais deiridh atá bunaithe ar theirmeastar a bharrfheabhsú agus a mheas.
Mar a thuairiscítear sa tsraith alt roimhe seo, Córais Braiteoirí Teochta RTD a Uasmhéadú, is friotóir é RTD a athraíonn a fhriotaíocht leis an teocht. Oibríonn teirmeastóirí ar bhealach cosúil le RTDanna. Murab ionann agus RTDanna, nach bhfuil ach comhéifeacht teochta dearfach acu, is féidir le teirmeastóir comhéifeacht teochta dearfach nó diúltach a bheith aige. Laghdaíonn teirmeastóirí comhéifeacht teochta diúltach (NTC) a bhfriotaíocht de réir mar a ardaíonn an teocht, agus méadaíonn teirmeastóirí comhéifeacht teochta dearfach (PTC) a bhfriotaíocht de réir mar a ardaíonn an teocht. Ar Fíor 1, taispeántar tréithe freagartha teirmeastóirí NTC agus PTC tipiciúla agus déantar comparáid idir iad agus cuartha RTD.
I dtéarmaí raon teochta, tá cuar an RTD beagnach líneach, agus clúdaíonn an braiteoir raon teochta i bhfad níos leithne ná teirmeastóirí (de ghnáth -200°C go +850°C) mar gheall ar nádúr neamhlíneach (easpónantúil) an teirmeastóra. De ghnáth, soláthraítear RTDanna i gcuar caighdeánaithe aitheanta, ach bíonn cuar teirmeastóirí éagsúil de réir an mhonaróra. Pléifimid seo go mion sa chuid den alt seo faoin treoir roghnúcháin teirmeastóirí.
Déantar teirmeastóirí as ábhair chomhchodacha, de ghnáth criadóireacht, polaiméirí, nó leathsheoltóirí (ocsaídí miotail de ghnáth) agus miotail íona (platanam, nicil, nó copar). Is féidir le teirmeastóirí athruithe teochta a bhrath níos tapúla ná RTDanna, rud a sholáthraíonn aiseolas níos tapúla. Dá bhrí sin, úsáidtear teirmeastóirí go coitianta ag braiteoirí in iarratais a bhfuil costas íseal, méid beag, freagairt níos tapúla, íogaireacht níos airde, agus raon teochta teoranta ag teastáil uathu, amhail rialú leictreonaice, rialú tí agus foirgnimh, saotharlanna eolaíochta, nó cúiteamh acomhal fuar le haghaidh teirmeacúpla in iarratais tráchtála nó tionsclaíocha. Feidhmchláir.
I bhformhór na gcásanna, úsáidtear teirmeastóirí NTC le haghaidh tomhas teochta cruinn, ní teirmeastóirí PTC. Tá roinnt teirmeastóirí PTC ar fáil ar féidir iad a úsáid i gciorcaid chosanta ró-reatha nó mar fhiúsanna in-athshocraithe le haghaidh feidhmeanna sábháilteachta. Taispeánann cuar friotaíochta-teochta teirmeastóir PTC réigiún NTC an-bheag sula sroicheann sé an pointe lasctha (nó pointe Curie), agus os a chionn sin ardaíonn an fhriotaíocht go géar faoi roinnt orduithe méide i raon roinnt céimeanna Celsius. Faoi choinníollacha ró-reatha, ginfidh an teirmeastóir PTC féinthéamh láidir nuair a sháraítear an teocht lasctha, agus ardóidh a fhriotaíocht go géar, rud a laghdóidh an sruth ionchuir chuig an gcóras, rud a chuireann cosc ar dhamáiste. De ghnáth bíonn pointe lasctha teirmeastóirí PTC idir 60°C agus 120°C agus níl sé oiriúnach chun tomhais teochta a rialú i raon leathan feidhmeanna. Díríonn an t-alt seo ar theirmeastóirí NTC, ar féidir leo teochtaí idir -80°C agus +150°C a thomhas nó a mhonatóiriú de ghnáth. Tá rátálacha friotaíochta ag teirmeastóirí NTC idir cúpla óm agus 10 MΩ ag 25°C. Mar a thaispeántar i bhfíor 1, tá an t-athrú friotaíochta in aghaidh an chéim Celsius do theirmeastóirí níos suntasaí ná mar atá i gcás teirmiméadair friotaíochta. I gcomparáid le teirmeastóirí, déanann íogaireacht ard agus luach ard friotaíochta an teirmeastóra a chiorcadaíocht ionchuir a shimpliú, ós rud é nach dteastaíonn aon chumraíocht sreangaithe speisialta ó theirmeastóirí, amhail 3-shreang nó 4-shreang, chun cúiteamh a dhéanamh as friotaíocht luaidhe. Ní úsáideann dearadh an teirmeastóra ach cumraíocht shimplí 2-shreang.
Éilíonn tomhas teochta ardchruinneas bunaithe ar theirmeastóir próiseáil chomharthaí beacht, tiontú analógach go digiteach, líneáil, agus cúiteamh, mar a thaispeántar i bhfig. 2.
Cé go bhféadfadh an slabhra comharthaíochta a bheith simplí, tá roinnt castachtaí ann a mbíonn tionchar acu ar mhéid, costas agus feidhmíocht an mháthairchláir ar fad. Cuimsíonn punann ADC beachtais ADI roinnt réiteach comhtháite, amhail an AD7124-4/AD7124-8, a sholáthraíonn roinnt buntáistí do dhearadh córas teirmeach toisc go bhfuil an chuid is mó de na bloic thógála atá riachtanach d'fheidhmchlár ionsuite. Mar sin féin, tá dúshláin éagsúla ann maidir le réitigh tomhais teochta bunaithe ar theirmeastar a dhearadh agus a bharrfheabhsú.
Pléann an t-alt seo gach ceann de na saincheisteanna seo agus cuireann sé moltaí ar fáil chun iad a réiteach agus chun an próiseas deartha do chórais den sórt sin a shimpliú tuilleadh.
Tá réimse leathan deTeirmeastóirí NTCar an margadh inniu, mar sin is féidir gur tasc scanrúil é an teirmeastóir ceart a roghnú do d’fheidhmchlár. Tabhair faoi deara go liostaítear teirmeastóirí de réir a luach ainmniúil, arb ionann é agus a bhfriotaíocht ainmniúil ag 25°C. Dá bhrí sin, tá friotaíocht ainmniúil de 10 kΩ ag teirmeastóir 10 kΩ ag 25°C. Tá luachanna friotaíochta ainmniúla nó bunúsacha ag teirmeastóirí ó chúpla óm go 10 MΩ. De ghnáth, tacaíonn teirmeastóirí a bhfuil rátálacha friotaíochta ísle acu (friotaíocht ainmniúil de 10 kΩ nó níos lú) le raonta teochta níos ísle, amhail -50°C go +70°C. Is féidir le teirmeastóirí a bhfuil rátálacha friotaíochta níos airde acu teochtaí suas le 300°C a sheasamh.
Tá an eilimint teirmeastair déanta as ocsaíd miotail. Tá teirmeastóirí ar fáil i gcruth liathróide, gathacha agus SMD. Tá coirníní teirmeastair brataithe le heapocsa nó i gcapsúl gloine le haghaidh cosaint bhreise. Tá teirmeastóirí liathróide brataithe le heapocsa, teirmeastóirí gathacha agus dromchla oiriúnach do theocht suas le 150°C. Tá teirmeastóirí coirníní gloine oiriúnach chun teochtaí arda a thomhas. Cosnaíonn gach cineál sciath/pacáistithe i gcoinne creimeadh freisin. Beidh tithíocht bhreise ag roinnt teirmeastóirí freisin le haghaidh cosaint bhreise i dtimpeallachtaí crua. Tá am freagartha níos tapúla ag teirmeastóirí coirníní ná teirmeastóirí gathacha/SMD. Mar sin féin, níl siad chomh buan. Dá bhrí sin, braitheann an cineál teirmeastair a úsáidtear ar an bhfeidhmchlár deiridh agus an timpeallacht ina bhfuil an teirmeastóir suite. Braitheann cobhsaíocht fhadtéarmach teirmeastair ar a ábhar, a phacáistiú agus a dhearadh. Mar shampla, is féidir le teirmeastóir NTC brataithe le heapocsa athrú 0.2°C in aghaidh na bliana, agus ní athraíonn teirmeastóir séalaithe ach 0.02°C in aghaidh na bliana.
Tagann teirmeastóirí i gcruinneas éagsúil. De ghnáth bíonn cruinneas 0.5°C go 1.5°C ag teirmeastóirí caighdeánacha. Bíonn lamháltas ag rátáil friotaíochta an teirmeastóra agus ag luach béite (cóimheas 25°C go 50°C/85°C). Tabhair faoi deara go n-athraíonn luach béite an teirmeastóra de réir an mhonaróra. Mar shampla, beidh luachanna béite difriúla ag teirmeastóirí NTC 10 kΩ ó mhonaróirí éagsúla. Chun córais níos cruinne a fháil, is féidir teirmeastóirí ar nós an tsraith Omega™ 44xxx a úsáid. Tá cruinneas 0.1°C nó 0.2°C acu thar raon teochta 0°C go 70°C. Dá bhrí sin, cinneann an raon teochta is féidir a thomhas agus an cruinneas atá ag teastáil thar an raon teochta sin an bhfuil teirmeastóirí oiriúnach don fheidhmchlár seo. Tabhair faoi deara le do thoil, dá airde cruinneas na sraithe Omega 44xxx, is airde an costas.
Chun friotaíocht a thiontú go céimeanna Celsius, is gnách go n-úsáidtear an luach béite. Cinntear an luach béite trí na dhá phointe teochta agus an fhriotaíocht chomhfhreagrach ag gach pointe teochta a bheith ar eolas agat.
RT1 = Friotaíocht teochta 1 RT2 = Friotaíocht teochta 2 T1 = Teocht 1 (K) T2 = Teocht 2 (K)
Úsáideann an t-úsáideoir an luach béite is gaire don raon teochta a úsáidtear sa tionscadal. Liostaíonn formhór na mbileog sonraí teirmeastair luach béite mar aon le lamháltas friotaíochta ag 25°C agus lamháltas don luach béite.
Úsáideann teirmeastóirí ardchruinnis agus réitigh foirceanta ardchruinnis amhail an tsraith Omega 44xxx cothromóid Steinhart-Hart chun friotaíocht a thiontú go céimeanna Celsius. Éilíonn Cothromóid 2 na trí tairiseach A, B, agus C, arna soláthar ag monaróir an braiteora arís. Ós rud é go ngintear comhéifeachtaí na cothromóide ag baint úsáide as trí phointe teochta, íoslaghdaíonn an chothromóid a eascraíonn as an earráid a thugtar isteach trí líneáil (de ghnáth 0.02 °C).
Is tairiseacha iad A, B agus C a dhíorthaítear ó thrí phointe socraithe teochta. R = friotaíocht an teirmeastair in ómaigh T = teocht i gcéimeanna K
Ar fhigiúr 3, taispeántar spreagadh reatha an braiteora. Cuirtear sruth tiomána i bhfeidhm ar an teirmeastar agus cuirtear an sruth céanna i bhfeidhm ar an bhfriotóir beachtais; úsáidtear friotóir beachtais mar thagairt don tomhas. Caithfidh luach an fhriotóra tagartha a bheith níos mó ná nó cothrom leis an luach is airde de fhriotaíocht an teirmeastair (ag brath ar an teocht is ísle a tomhaiseadh sa chóras).
Agus an sruth spreagtha á roghnú, ní mór friotaíocht uasta an teirmeastair a chur san áireamh arís. Cinntíonn sé seo go bhfuil an voltas trasna an braiteora agus an fhriotóra tagartha i gcónaí ag leibhéal atá inghlactha don leictreonaic. Éilíonn foinse an tsrutha allamuigh roinnt spáis ceann nó meaitseáil aschuir. Má tá friotaíocht ard ag an teirmeastar ag an teocht intomhaiste is ísle, beidh sruth tiomána an-íseal mar thoradh air seo. Dá bhrí sin, is beag an voltas a ghintear trasna an teirmeastair ag teocht ard. Is féidir céimeanna gnóthachain in-ríomhchláraithe a úsáid chun tomhas na gcomharthaí ísealleibhéil seo a bharrfheabhsú. Mar sin féin, ní mór an gnóthachan a chlárú go dinimiciúil toisc go n-athraíonn leibhéal an chomhartha ón teirmeastar go mór leis an teocht.
Rogha eile is ea an gnóthachan a shocrú ach sruth tiomána dinimiciúil a úsáid. Dá bhrí sin, de réir mar a athraíonn leibhéal an chomhartha ón teirmeastar, athraíonn luach an tsrutha tiomána go dinimiciúil ionas go mbeidh an voltas a fhorbraítear trasna an teirmeastar laistigh den raon ionchuir sonraithe den fheiste leictreonach. Caithfidh an t-úsáideoir a chinntiú go bhfuil an voltas a fhorbraítear trasna an fhriotóra tagartha ag leibhéal atá inghlactha don leictreonaic freisin. Éilíonn an dá rogha ardleibhéal rialaithe, monatóireacht leanúnach ar an voltas trasna an teirmeastar ionas gur féidir leis an leictreonaic an comhartha a thomhas. An bhfuil rogha níos éasca ann? Smaoinigh ar spreagadh voltais.
Nuair a chuirtear voltas DC i bhfeidhm ar an teirmeastar, déanann an sruth tríd an teirmeastar scálaí go huathoibríoch de réir mar a athraíonn friotaíocht an teirmeastair. Anois, agus friotóir tomhais beachtais á úsáid in ionad friotóir tagartha, is é an cuspóir atá leis ná an sruth atá ag sreabhadh tríd an teirmeastar a ríomh, rud a ligeann friotaíocht an teirmeastair a ríomh. Ós rud é go n-úsáidtear an voltas tiomána mar chomhartha tagartha an ADC freisin, níl aon chéim ghnóthachain ag teastáil. Níl sé de chúram ar an bpróiseálaí monatóireacht a dhéanamh ar voltas an teirmeastair, a chinneadh an féidir leis an leictreonaic leibhéal an chomhartha a thomhas, agus a ríomh cén luach gnóthachain/reatha tiomána is gá a choigeartú. Seo an modh a úsáidtear san alt seo.
Más beag rátáil friotaíochta agus raon friotaíochta atá ag an teirmeastar, is féidir úsáid a bhaint as spreagadh voltais nó reatha. Sa chás seo, is féidir an sruth tiomána agus an gnóthachan a shocrú. Dá bhrí sin, beidh an ciorcad mar a thaispeántar i bhFíor 3. Tá an modh seo áisiúil sa mhéid is gur féidir an sruth a rialú tríd an braiteoir agus an friotóir tagartha, rud atá luachmhar in iarratais ísealchumhachta. Ina theannta sin, laghdaítear féinthéamh an teirmeastair.
Is féidir spreagadh voltais a úsáid freisin le haghaidh teirmeastóirí a bhfuil rátálacha friotaíochta ísle acu. Mar sin féin, ní mór don úsáideoir a chinntiú i gcónaí nach bhfuil an sruth tríd an braiteoir ró-ard don braiteoir nó don fheidhmchlár.
Simplíonn spreagadh voltais an cur i bhfeidhm nuair a úsáidtear teirmeastar le rátáil friotaíochta mór agus raon teochta leathan. Soláthraíonn friotaíocht ainmniúil níos mó leibhéal inghlactha srutha rátáilte. Mar sin féin, ní mór do dhearthóirí a chinntiú go bhfuil an sruth ag leibhéal inghlactha thar an raon teochta iomlán a dtacaítear leis an bhfeidhmchlár.
Tá roinnt buntáistí ag baint le ADCanna Sigma-Delta agus córas tomhais teirmeastair á dhearadh. Ar dtús, toisc go ndéanann an ADC sigma-delta athshampláil ar an ionchur analógach, coinnítear scagadh seachtrach chomh híseal agus is é an t-aon riachtanas ná scagaire RC simplí. Soláthraíonn siad solúbthacht i gcineál scagaire agus ráta baud aschuir. Is féidir scagadh digiteach ionsuite a úsáid chun aon chur isteach i bhfeistí faoi thiomáint ag an bpríomhlíonra a chosc. Tá réiteach iomlán suas le 21.7 giotán ag feistí 24-giotán amhail an AD7124-4/AD7124-8, mar sin soláthraíonn siad ardtaifeach.
Simplíonn úsáid ADC sigma-delta dearadh an teirmeastair go mór agus laghdaíonn sé an tsonraíocht, costas an chórais, spás an bhoird, agus an t-am chun an mhargaidh.
Úsáideann an t-alt seo an AD7124-4/AD7124-8 mar an ADC toisc gur ADCanna beachtais ísealtorainn, íseal-reatha iad le PGA ionsuite, tagairt ionsuite, ionchur analógach, agus maolán tagartha.
Beag beann ar cibé an bhfuil sruth tiomána nó voltas tiomána á úsáid agat, moltar cumraíocht ratimhéadrach ina dtagann an voltas tagartha agus an voltas braiteora ón bhfoinse tiomána chéanna. Ciallaíonn sé seo nach mbeidh tionchar ag aon athrú ar an bhfoinse spreagtha ar chruinneas an tomhais.
Ar Fíor 5, taispeántar an sruth tiomána tairiseach don teirmeastar agus don fhriotaitheoir beachtais RREF, is é an voltas a fhorbraítear trasna RREF an voltas tagartha chun an teirmeastar a thomhas.
Ní gá go mbeadh an sruth réimse cruinn agus d'fhéadfadh sé a bheith níos lú cobhsaí mar go gcuirfear deireadh le haon earráidí sa sruth réimse sa chumraíocht seo. Go ginearálta, is fearr spreagadh reatha ná spreagadh voltais mar gheall ar rialú íogaireachta níos fearr agus díolúine torainn níos fearr nuair a bhíonn an braiteoir suite in áiteanna iargúlta. Úsáidtear an cineál seo modh claonta de ghnáth le haghaidh RTDanna nó teirmeastóirí a bhfuil luachanna friotaíochta ísle acu. Mar sin féin, i gcás teirmeastóir a bhfuil luach friotaíochta níos airde agus íogaireacht níos airde aige, beidh an leibhéal comhartha a ghineann gach athrú teochta níos mó, mar sin úsáidtear spreagadh voltais. Mar shampla, tá friotaíocht 10 kΩ ag teirmeastóir 10 kΩ ag 25°C. Ag -50°C, is é 441.117 kΩ friotaíocht an teirmeastóra NTC. Gineann an sruth tiomána íosta de 50 µA a sholáthraíonn an AD7124-4/AD7124-8 441.117 kΩ × 50 µA = 22 V, atá ró-ard agus lasmuigh de raon oibriúcháin an chuid is mó de na ADCanna atá ar fáil a úsáidtear sa réimse feidhmchláir seo. De ghnáth bíonn teirmeastóirí ceangailte leis an leictreonaic nó suite in aice leis, mar sin níl gá le díolúine ó shruth tiomána.
Trí fhriotóir braite a chur leis i sraith mar chiorcad roinnteora voltais, cuirfear teorainn leis an sruth tríd an teirmeastar go dtí a luach friotaíochta íosta. Sa chumraíocht seo, ní mór luach an fhriotóra braite RSENSE a bheith cothrom le luach fhriotaíocht an teirmeastair ag teocht tagartha 25°C, ionas go mbeidh an voltas aschuir cothrom le lárphointe an voltais tagartha ag a theocht ainmniúil 25°CC. Ar an gcaoi chéanna, má úsáidtear teirmeastar 10 kΩ le friotaíocht 10 kΩ ag 25°C, ba chóir go mbeadh RSENSE 10 kΩ. De réir mar a athraíonn an teocht, athraíonn friotaíocht an teirmeastair NTC freisin, agus athraíonn cóimheas an voltais tiomána trasna an teirmeastair freisin, rud a fhágann go mbeidh an voltas aschuir comhréireach le friotaíocht an teirmeastair NTC.
Má tá an tagairt voltais roghnaithe a úsáidtear chun cumhacht a thabhairt don teirmeastar agus/nó don RSENSE ag teacht leis an voltas tagartha ADC a úsáidtear le haghaidh tomhais, socraítear an córas go tomhas cóimheasúil (Fíor 7) ionas go mbeidh claonadh ann aon fhoinse voltais earráide a bhaineann le spreagadh a bhaint.
Tabhair faoi deara gur cheart go mbeadh lamháltas tosaigh íseal agus drift íseal ag an bhfriotóir braite (atá á thiomáint ag voltas) nó ag an bhfriotóir tagartha (atá á thiomáint ag sruth), toisc gur féidir leis an dá athróg difear a dhéanamh do chruinneas an chórais iomláin.
Agus il-theirmeastóirí in úsáid, is féidir voltas spreagtha amháin a úsáid. Mar sin féin, ní mór friotóir braite beachtais féin a bheith ag gach teirmeastóir, mar a thaispeántar i bhfíor 8. Rogha eile is ea ilphléacsóir seachtrach nó lasc ísealfhriotaíochta a úsáid sa stát ar siúl, rud a cheadaíonn friotóir braite beachtais amháin a roinnt. Leis an gcumraíocht seo, teastaíonn roinnt ama socraithe ó gach teirmeastóir nuair a dhéantar tomhas air.
Mar achoimre, agus córas tomhais teochta bunaithe ar theirmeastar á dhearadh, tá go leor ceisteanna le breithniú: roghnú braiteoirí, sreangú braiteoirí, comhbhabhtálacha roghnúcháin comhpháirteanna, cumraíocht ADC, agus an chaoi a mbíonn tionchar ag na hathróga éagsúla seo ar chruinneas foriomlán an chórais. Míníonn an chéad alt eile sa tsraith seo conas dearadh do chórais agus buiséad earráide foriomlán an chórais a bharrfheabhsú chun do fheidhmíocht sprice a bhaint amach.
Am an phoist: 30 Meán Fómhair 2022