تین تار کے نظام پر مبنی اعلی صحت سے متعلق تھرمل مزاحمتی پیمائش سرکٹ کا ڈیزائن ڈایاگرام

تھرمسٹر سینسر ایک درجہ حرارت کا سینسر ہے جس کی مزاحمت کی قیمت محیطی درجہ حرارت کے ساتھ تبدیل ہوتی ہے۔ ان میں سے ، دھات کے پلاٹینم سے بنی تھرمسٹر اس کی اچھی استحکام ، اعلی درستگی ، اور درجہ حرارت کی پیمائش کی وسیع حد کی وجہ سے وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ درجہ حرارت کی پیمائش کے لئے تھرمسٹر تھرمامیٹر بنیادی طور پر تھرمامیٹر سینسر پر مشتمل ہوتے ہیں ، ڈسپلے کے آلات کی پیمائش کرتے ہیں ، اور تاروں کو جوڑتے ہیں۔ چونکہ خود تھرمامیٹر سینسر کی درجہ حرارت کی حساسیت کم ہے ، لہذا جڑنے والی تار کی لائن مزاحمت کا پیمائش کے نتیجے پر اثر پڑتا ہے جس کو نظرانداز نہیں کیا جاسکتا۔ تار کے خلاف مزاحمت کے اثر و رسوخ کو ختم کرنے کے ل the ، تھرمامیٹر متوازن پل تین تار کنکشن کا طریقہ وسیع پیمانے پر استعمال کرتا ہے۔ یہ طریقہ درجہ حرارت کی غلطی کو ایک خاص حد تک معاوضہ دے سکتا ہے ، لیکن لائن مزاحمت کا اثر و رسوخ اب بھی موجود ہے۔ مستقل وولٹیج اور وولٹیج ڈیوائڈر پر مبنی تین تار تار مزاحمت معاوضہ کا طریقہ تجویز کیا گیا ہے۔ سرکٹ آسان اور عمل درآمد کرنے میں آسان ہے ، اور تار کے خلاف مزاحمت کے اثر کو مکمل طور پر ختم کیا جاسکتا ہے۔ ادب میں تجویز کردہ تار کے خلاف مزاحمت معاوضہ کے طریقہ کار کے مقابلے میں جو تار کے خلاف مزاحمت معاوضے کے لئے زیادہ ہارڈ ویئر سرکٹس کا استعمال کرتا ہے ، اس طریقہ کار میں تار کے خلاف مزاحمت معاوضہ سرکٹ آسان ہے۔

عام طور پر استعمال شدہ ترمامیٹر پیمائش کے طریقوں کا 1 تجزیہ

PT100 پلاٹینم تھرمامیٹر کے لئے ، اس کی مزاحمت اور درجہ حرارت کے مابین تعلقات بین الاقوامی درجہ حرارت پیمانے پر BS -90 میں دیئے گئے ہیں جیسا کہ فارمولا (1) میں دکھایا گیا ہے۔

فارمولے میں ، آر ٹی ٹی ڈگری کے درجہ حرارت پر تھرمل ریزسٹر کی مزاحمت ہے ، r {{0}} 0 ڈگری کے درجہ حرارت پر تھرمل مزاحم کی مزاحمت ہے ، r 0=100} ، a {{3} {5}. B =-5. 847x 10-7 ڈگری -2 ، C =-4. 22x 10-12 ڈگری -3 خود سینسر سے متعلق گتانک ہیں۔
فارمولا (1) سے ، یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ PT1 0 0 تھرمل ریزٹر کی حساسیت تقریبا 0. 38ω/ ڈگری ہے۔ پیمائش کے نتائج پر جڑنے والی تار کی لائن مزاحمت کے اثر کو کم کرنے کے ل three ، تین تار پل کا طریقہ عام طور پر پیمائش کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ VR =1 V. سرکٹ اصول کو شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ RT درجہ حرارت کی پیمائش کرنے والا ریزٹر ہے ، جڑ سے منسلک تار مزاحمت ، R1 ، R2 ، R3 فکسڈ برج ہتھیار ہیں ، R {{10} {r {11}} ω ، R 3=100 ω ، VR ہے ، اور یہ ہے۔ اس سرکٹ میں ، تین تاروں کو بالترتیب سینسر برج بازو ، ریزٹر برج بازو اور آؤٹ پٹ کے اختتام سے منسلک کیا گیا ہے۔ یہ طریقہ کار کی پیمائش کرنے کے لئے مزاحمتی RT کو آسانی سے پیمائش کرسکتا ہے۔ تاہم ، اصل استعمال میں ، درجہ حرارت کے سینسر اور درجہ حرارت کی پیمائش کے سرکٹ کے درمیان اکثر ایک خاص فاصلہ ہوتا ہے ، اور جڑنے والی تار کی مزاحمیت تقریبا 0.1 ~ 0.5 ω/m ہوتی ہے۔ متصل تار مزاحمت R کی وجہ سے پیمائش کی غلطی کو نظرانداز نہیں کیا جاسکتا۔

جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے ، جب لائن مزاحمتی آر پر غور نہیں کیا جاتا ہے ، پل کی پیداوار یہ ہے: ، جب لائن مزاحمت پر غور کیا جاتا ہے تو ، پل آؤٹ پٹ VC=vr (rt+r) ／ (r 1+ rt+r) -vr (r 3+} r) ／ (r {{{{} r) ／ (r {{{{} r) ／ (r {{{{} r) ／ (r 3+ r) پل متوازن ہے جب rt=rx ، یعنی ، r2rx=r1r3 ، اور پل بازو مزاحمت r {14}} r 2= r 3= rx {{{17} r ، جب RT تبدیل ہوتا ہے △ rt △ rt rt=r+△ r ، لائن مزاحمت r کے وجود کی وجہ سے غلطی کا حساب لگایا جاسکتا ہے:

یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ تار کے خلاف مزاحمت آر آر ٹی کے پیمائش کے نتائج کو متاثر کرتی ہے ، اور صفر سرکٹ کے ذریعہ اسے مکمل طور پر ختم نہیں کیا جاسکتا۔ مذکورہ تجزیے کی بنیاد پر ، ایک مستقل وولٹیج ڈیوائڈر تھری وائر ہائی پریسیز پریپلیفائر سرکٹ جو تار کی غلطیوں کو مکمل طور پر ختم کرسکتا ہے تجویز کیا گیا ہے۔

2 مستقل وولٹیج ڈیوائڈر تین تار پیمائش سرکٹ

2.1 پیمائش کا اصول

مزاحمت کی پیمائش کے لئے یہاں استعمال ہونے والا مستقل وولٹیج ڈیوائڈر تین تار کا طریقہ کار تار کے خلاف مزاحمت کی مداخلت کو ختم کرسکتا ہے۔ اس کے مساوی اسکیمیٹک آریھ کو شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ جہاں آر ٹی تھرمل ریزسٹر ہے۔ r تار کی مساوی مزاحمت ہے۔ VR حوالہ وولٹیج ہے ، VAD A/D کنورٹر کا حوالہ وولٹیج ہے ، اور وولٹیج میں اضافہ کرنے والا عنصر ہے۔

بنیادی رشتہ اوہم کے قانون سے حاصل کیا جاسکتا ہے:

فارمولا (3) سے ، یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ جب آر وی اور وی آر کو جانا جاتا ہے تو ، RT حاصل کرنے کے لئے ، صرف V2 اور V1 کو ناپنے کی ضرورت ہے ، اور اس کا تار مزاحمت R سے کوئی لینا دینا نہیں ہے۔ اور پیمائش کی درستگی صرف RV کی درستگی اور V1 اور V2 کی پیمائش کی درستگی پر منحصر ہے۔ تار کی مزاحمت جس کو پل کے طریقہ کار میں ختم نہیں کیا جاسکتا ہے اسے مستقل وولٹیج ڈیوائڈر تھری تار کے طریقہ کار میں مکمل طور پر ختم کردیا گیا ہے۔
چونکہ تھرمل ریزسٹر کا درجہ حرارت بڑھتا جائے گا جب موجودہ اس کے ذریعے گزرتا ہے ، لہذا اس کی اپنی خود گرم ہونے والی غلطی پر غور کرنا چاہئے ، یعنی ، تھرمل ریزسٹر کے ذریعہ بہاؤ کی وجہ سے درجہ حرارت میں اضافے کی غلطی پر غور کرنا چاہئے۔ عام طور پر استعمال شدہ PT1 0 0 تھرمل ریزٹر ڈرائیو موجودہ تقریبا 1 ایم اے ہے۔ 0 ڈگری پر ، یہ تقریبا 0.1 میگاواٹ کی خود حرارتی طاقت کے مترادف ہے۔ جب اعلی صحت سے متعلق پیمائش کرتے ہو تو ، خود گرمی کی غلطی کو کم کرنے کے ل the خود حرارتی طاقت کو مزید کم کیا جانا چاہئے۔ یہاں ، VR =2. 5V اور RV =10 KΩ ترتیب دیئے گئے ہیں ، اور خود حرارتی طاقت تقریبا 0.006 میگاواٹ ہے۔

پیمائش کی درستگی کو بہتر بنانے کے لئے 2.2 اقدامات

تین تار متوازن پل کے طریقہ کار کی طرح ، شکل 2 میں دکھائے گئے سرکٹ کے آؤٹ پٹ وولٹیج V1 اور V2 کی قیمت بہت کم ہے ، اور A/D تبادلوں سے پہلے پہلی سطح کے وولٹیج میں اضافہ شامل کیا جانا چاہئے۔ ریفرنس وولٹیج VR عام طور پر مستحکم وولٹیج سگنل فراہم کرنے کے لئے صحت سے متعلق مستقل وولٹیج ماخذ کے ذریعہ فراہم کیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ ، جب مائکروکونٹرولر سافٹ ویئر ریاضی کے حساب کتاب میں مناسب الگورتھم اور لفظ کی لمبائی کا انتخاب کرتا ہے تو ، حساب کتاب کی غلطی کو بھی نظرانداز کیا جاسکتا ہے۔ تاہم ، یمپلیفائر سرکٹ کا پروردن عنصر اور آر وی جزو سے جزو میں مختلف ہوگا ، خاص طور پر بڑے پیمانے پر پیداوار میں ، اجزاء کی درستگی کو یکسانیت کو یقینی بنانا مشکل ہے۔ لہذا ، ایک مخصوص ان پٹ سرکٹ کے ل and ، اور آر وی کی وجہ سے ہونے والی غلطی پر بھی غور کرنا چاہئے۔
اور آر وی کی وجہ سے ہونے والی غلطی کو ختم کرنے کے ل the ، انشانکن کے طریقہ کار کو آلہ کی تیاری کے دوران اصل سرکٹ اور آر وی اقدار کو خود بخود کیلیبریٹ کرنے اور اس کا حساب لگانے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ اس کے بعد یہ دونوں پیرامیٹرز آلے کی غیر مستحکم میموری میں ریکارڈ کیے جاتے ہیں۔ جب آلہ درجہ حرارت کی پیمائش کرتا ہے تو ، درست پیمائش شدہ درجہ حرارت کو حاصل کرنے کے لئے پیرامیٹرز کو فارمولا (1) کے مطابق پڑھا جاتا ہے اور اس کا حساب لگایا جاتا ہے۔
اگر چترا 2 میں لمبی تار کی جگہ مختصر ترین تار کی جگہ لے لی گئی ہے (یعنی r =0) ، اور تھرمل ریزٹر آر ٹی کی جگہ ایک صحت سے متعلق ریزٹر آر کی جگہ لی گئی ہے تو ، VAD A/D کنورٹر کا حوالہ وولٹیج ہے ، وولٹیج میں اضافہ کرنے والا عنصر ہے ، اور باقی بدلے ہوئے رہتے ہیں ، تب:

فارمولا (4) میں ، R ایک صحت سے متعلق مزاحم ہے جس میں ایک مشہور مزاحمت کی قیمت ہے۔ D A/D تبادلوں کا نتیجہ ہے ، جو آلہ ڈسپلے ڈیوائس سے آسانی سے پڑھا جاسکتا ہے۔ وی آر اور وی اے ڈی ریفرنس وولٹیج ہیں ، جو مستقل ہیں۔ سرکٹ کا کل اضافہ عنصر ہے۔ K A/D تبادلوں کا متناسب عنصر ہے ، جیسے k =214 a 14- بٹ A/D کنورٹر کے لئے۔ اس کے بعد صرف دو نامعلوم آر وی اور فارمولا (2) میں ہیں۔ ایک مخصوص ان پٹ سرکٹ کے ل if ، اگر معلوم مزاحمت کی اقدار کے ساتھ دو صحت سے متعلق مزاحمتی R1 اور R2 انشانکن کے لئے شکل 2 میں دکھائے گئے سرکٹ سے منسلک ہیں (جب کیلیبریٹنگ کرتے ہیں تو ، R =0 بنانے کی کوشش کریں) ، دو متغیر لکیری مساوات کا ایک سیٹ حاصل کیا جاسکتا ہے۔ اس طرح ، ایک مخصوص ان پٹ سرکٹ کے لئے ، اور آر وی کو مساوات سے حل کیا جاسکتا ہے ، اور نتائج مندرجہ ذیل ہیں۔

مذکورہ بالا انشانکن کے طریقہ کار کا خلاصہ اس طرح کیا جاسکتا ہے: دو صحت سے متعلق معیاری مزاحموں R1 اور R2 کو معلوم مزاحمتی اقدار کے ساتھ بالترتیب ان پٹ ٹرمینلز سے منسلک کیا جاتا ہے ، اور جڑنے والی تار کی مزاحمت کو زیادہ سے زیادہ کم کیا جاتا ہے۔ اس وقت ، آلہ کی ریڈنگ D1 اور D2 ریکارڈ کی گئی ہے ، اور کیلیبریٹڈ آلہ کے نامعلوم پیرامیٹرز اور آر وی کو فارمولا (5) میں تبدیل کرکے ان کا حساب لگایا جاسکتا ہے۔ استعمال میں ، وی آر اور وی اے ڈی کے لئے ایک ہی حوالہ ذریعہ استعمال کرنے کی سفارش کی جاتی ہے ، تاکہ فارمولا (5) میں حساب کتاب حوالہ وولٹیج کی درستگی سے آزاد ہو۔ یہ طریقہ مختلف حوالہ جات کے ذرائع کے مابین اختلافات کو کم کرتا ہے ، خاص طور پر مختلف حوالوں کے وقت بڑھنے اور درجہ حرارت کے بڑھنے کے اثر و رسوخ۔
2.3 پیمائش سرکٹ
چترا 3 اعلی صحت سے متعلق PT100 درجہ حرارت کی پیمائش کے نظام کا سامنے والا ان پٹ سرکٹ ہے ، جس میں PT100 حوالہ وولٹیج اور A/D کنورٹر ICL7135 کا حوالہ وولٹیج ایک ہی وولٹیج حوالہ ذریعہ ہے۔ PT100 کے دو پیمائش ان پٹ سگنلز V1 اور V2 کو ایک ہی آپریشنل یمپلیفائر (1+ R3/R4) اوقات کے ذریعہ بڑھایا جاتا ہے اور پھر A/D کنورٹر میں داخل ہوتا ہے۔ مائیکرو ریلے K1 چینل کے انتخاب کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ یہ طریقہ آپریشنل یمپلیفائر ، A/D کنورٹر ، اور حوالہ وولٹیج کے ذریعہ کو شریک کرتا ہے ، جس سے پیمائش کے نتائج پر مختلف آلات کے مابین اختلافات کے اثرات کو کم کیا جاتا ہے۔ ICL7135 کا A/D تبادلوں کا نتیجہ سیریل موڈ میں مائکروکنٹرولر سے منسلک ہے ، جو مائکروکنٹرولر کے IO پورٹ کو بہت حد تک بچا سکتا ہے۔ جب سرکٹ کو کیلیبریٹ کرتے ہو تو ، معیاری ریزسٹرس 100ω اور 300Ω انشانکن کے لئے استعمال ہوتے ہیں ، اور انشانکن کے نتائج اور آر وی مائکروکنٹرولر سسٹم کے EEPROM میں محفوظ ہوتے ہیں۔ اصل پیمائش میں ، مائکروکونٹرولر سسٹم باہر نکلتا ہے اور RV کو معروف اقدار کے طور پر لے جاتا ہے ، اور فارمولا (3) کے ذریعہ مزاحمتی RT قدر کا حساب لگاتا ہے۔

2.4 پیمائش سرکٹ ٹیسٹ کا تجزیہ

تین تار متوازن پل کے طریقہ کار کے مقابلے میں ، اس سرکٹ کے پتہ لگانے کے نتائج کو بہت بہتر بنایا گیا ہے۔ جدول 1 دو مختلف طریقوں سے ماپا جانے والی معیاری مزاحمت کی اقدار کا موازنہ ہے۔ ان میں سے ، R لائن مزاحمت ہے۔

یہ ٹیبل 1 سے دیکھا جاسکتا ہے کہ تین تار متوازن پل کے طریقہ کار کے نظریاتی پیمائش کے نتائج میں بڑی غلطیاں ہیں ، اور لائن مزاحمت آر میں اضافے کی وجہ سے غلطی بڑی ہے۔ چونکہ تھرمل ریزسٹر کی مزاحمت کی قیمت میں اضافہ ہوتا ہے ، مطلق غلطی بھی بڑھ جاتی ہے۔ جدول 1 میں ، مطلق غلطی 2.57 ٪ ہے جب پیمائش کی مزاحمت RT =300 ω اور لائن مزاحمت R =20 ω۔ اس مقالے میں استعمال ہونے والے تین تار کے بہتر طریقہ کار کے اصل پیمائش کے نتائج میں صرف 0. 3 ω کی مطلق غلطی ہے اور ماپا ڈیٹا کی حد کے اندر 1 ٪ ± {0 کی نسبتا غلطی ہے۔ سرکٹ میں استعمال ہونے والا A/D کنورٹر صرف 14- بٹ A/D تبادلوں کی درستگی کے برابر ہے۔ اگر اعلی صحت سے متعلق A/D کنورٹر استعمال کیا جاتا ہے تو ، اعلی پیمائش کی درستگی حاصل کی جاسکتی ہے۔ اصل تھرمل ریزسٹر سینسر درجہ حرارت کی پیمائش کرنے والے آلے میں ، ایک متعلقہ پروگرام شامل کرنا بھی ضروری ہے جو ماپا مزاحمت کو اسی درجہ حرارت میں تبدیل کرے۔ یعنی ، آر ٹی کی پیمائش کے بعد ، درجہ حرارت کی اصل قیمت کو فارمولا (1) کے ذریعہ درست طریقے سے حل کیا جاسکتا ہے۔

3 نتیجہ

تھری تار متوازن پل کا طریقہ وسیع پیمانے پر تھرمل ریزسٹر پیمائش میں استعمال ہوتا ہے ، لیکن ایک مسئلہ ہے کہ سینسر لیڈ مزاحمت کی وجہ سے پیمائش کی غلطی کو ختم نہیں کیا جاسکتا ہے۔ یہ مقالہ تھرمل مزاحم کاروں کی پیمائش کے لئے متوازن پل کے طریقہ کار میں موجود مسائل کا تجزیہ کرتا ہے ، ایک مستقل وولٹیج ڈیوائڈر تین تار کی پیمائش کے طریقہ کار کی تجویز کرتا ہے ، پیمائش سرکٹ کی غلطی کے وجوہات اور متاثر کرنے والے عوامل کا تجزیہ کرتا ہے ، جس کی وجہ سے تعی .ن اور ایک سگنل کو متاثر کرنے والے پیرامیٹرز اور فارمولوں کو ایک مکمل پیمائش کرنے کے لئے تیار کیا جاتا ہے ، اور ایک مکمل پیمائش کا استعمال کیا جاتا ہے ، اور ایک مکمل پیمائش کا استعمال کیا جاتا ہے ، اور ایک مکمل پیمائش کا استعمال کیا جاتا ہے ، اور ایک مکمل پیمائش کا استعمال کیا جاتا ہے ، اور ایک مکمل پیمائش کا استعمال کیا جاتا ہے ، اور ایک مکمل پیمائش کا استعمال کیا جاتا ہے ، ایک ہی چپ مائکرو کمپیوٹر کے ساتھ سرکٹ۔ آخر میں ، ڈیزائن کردہ سرکٹ کی ٹیسٹ کی درستگی کا تجربہ اور پرعزم ہے۔ ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے کہ جب تین تار متوازن پل کا طریقہ 1 {{6} {{0 ~ 300Ω کی معیاری مزاحمت کی قیمت کی پیمائش کرتا ہے اور لائن مزاحمت 0 ~ 20ω ہے تو ، **** پیمائش کی غلطی 2.57 ٪ تک پہنچ جاتی ہے ، جبکہ متوازن تین تار پیمائش کی غلطی صرف ± 0.1 ٪ ہے۔ اس طرح ، ایک اعلی صحت سے متعلق تین تار تھرمل ریزسٹر پیمائش سرکٹ حاصل کیا جاتا ہے۔