Kako se izvaja metoda programske kompenzacije?

Metoda programske kompenzacije vključuje-zajemanje temperature hladnega spoja v realnem času z uporabo vgrajenega-temperaturnega senzorja. Mikroprocesor v kombinaciji s tabelo za umerjanje termoelementov ali matematičnim modelom samodejno izračuna in popravi termoelektrični potencial ter tako doseže visoko-natančno, popolnoma samodejno temperaturno kompenzacijo hladnega spoja. Ta metoda se pogosto uporablja v sodobnih inteligentnih merilnih in krmilnih sistemih, kot so PLC-ji, DCS-ji, kartice za zajemanje podatkov in inteligentni regulatorji temperature, in je trenutno najbolj običajna in učinkovita metoda kompenzacije v industrijskih okoljih.

I. Osnovni koraki implementacije metode kompenzacije programske opreme

Zajem-časovne temperature hladnega spoja

Visoko{0}}natančen temperaturni senzor (kot je platinasti uporovni termometer Pt100, NTC termistor ali integriran temperaturni senzor, kot je LM35 ali AD590) je nameščen blizu sponk sistema za merjenje temperature za merjenje dejanske temperature okolice hladnega spoja T0. Ta senzor je v istem temperaturnem polju kot hladni spoj termočlena, kar zagotavlja, da izmerjeni T0 natančno odraža stanje hladnega spoja.

Pridobivanje signala termoelektričnega potenciala: Izhod termoelektričnega potenciala E(T,T0) termočlena se pridobi z A/D pretvornikom, ki je elektromotorna sila zaradi temperaturne razlike med vročim in -nečelnim hladnim spojem.

Signal je treba filtrirati in ojačati, da izboljšamo razmerje med-in-šumom in stabilnost meritev.

Iskanje možnega nadomestila:

Na podlagi znanega T0 se ustrezna vrednost E(T0,0) (tj. termoelektrični potencial med temperaturo hladnega spoja T0 in 0 stopinjami ) poišče iz kalibracijske tabele termoelementa, shranjene v sistemskem pomnilniku.

Umeritvena tabela je običajno vnaprej-shranjena glede na različne tipe, kot so K, E in S, in sistem jo bo samodejno povezal glede na nastavljeni model termočlena.

Izračun celotnega termoelektričnega potenciala

Uporaba zakona o vmesni temperaturi za izračun superpozicije:

E(T,0)=E(T,T0)+E(T0,0)

E(T,0)=E(T,T 0)+E(T 0,0)

To daje enakovredni skupni termoelektrični potencial E(T,0), ko je hladni spoj 0 stopinj.

E(T,0) tako odpravi vpliv nihanja hladnega spoja.

Povratno iskanje tabele za pridobitev prave temperature

Izračunani E(T,0)

E(T,0) se znova poišče v tabeli, da se pridobi ustrezna temperatura vročega spoja T, ki se nato prikaže na prikazovalniku ali gostiteljskem računalniku.

Za izboljšanje natančnosti iskanja v tabeli je mogoče uporabiti linearno interpolacijo ali polinomsko prilagajanje, kar je še posebej primerno za tipe termoelementov z močno nelinearnostjo (kot je tip K).

II. Tipična arhitektura strojne opreme in pretok podatkov

Senzorska plast:

Termočlen (konec zaznavanja temperature)

Senzor temperature hladnega spoja (npr. Pt100)

Sloj za prilagajanje signala:

Predojačevalnik (ojačuje šibek termoelektrični potencial)

Nizkoprepustni-filter (zaduši-visokofrekvenčne motnje)

Več{0}}kanalno analogno stikalo (preklaplja različne vhodne kanale)

Plast pretvorbe in obdelave:

A/D pretvornik (digitalizira analogne signale)

Mikrokrmilnik (MCU) ali PLC CPE (izvaja kompenzacijske algoritme)

Izhodna in prikazna plast:

Digitalni zaslon, SCADA sistem, HMI vmesnik

Primer: V PLK-ju Siemens S7-1200 se signali termoelementa pridobijo prek modula TC. Hkrati modul samodejno odčitava temperaturo hladnega spoja. Program prikliče navodila "TCON" in "TCD" za dokončanje kompenzacije in pretvorbe temperature.

III. Napredne izvedbene oblike nadomestil za programsko opremo

Industrijski trend: Regulatorji temperature višjega razreda zdaj podpirajo nadgradnje OTA na tabelo za umerjanje in lahko samodejno identificirajo vrste termočlenov, s čimer dosežejo inteligentno kompenzacijo »plug{1}}and-play«.