کمزور اشاروں سے فرق کرنا: اعلی -} صحت سے متعلق تھرموکوپل یمپلیفائر سرکٹس کو ڈیزائن کرنے کا فن

صنعتی پیمائش میں ، درجہ حرارت ایک اہم پیرامیٹر ہے ، اور تھرموکوپلس ، عام طور پر استعمال ہونے والے درجہ حرارت کے سینسر میں سے ایک کے طور پر ، انتہائی کمزور آؤٹ پٹ سگنل - عام طور پر صرف مائکرو وولٹ (μV) میں ملیوالولٹ (ایم وی) کی حد میں تیار کرتے ہیں۔ ان کمزور سگنلز کو درست طریقے سے بڑھانا جبکہ شور کی مداخلت کو مؤثر طریقے سے دبانے سے بہت سارے انجینئروں کے لئے ایک چیلنج بن گیا ہے۔

تھرموکوپلس سیبیک اثر کی بنیاد پر کام کرتے ہیں: جب مختلف مواد کے دو کنڈکٹر ایک بند سرکٹ کی تشکیل کرتے ہیں تو ، سرکٹ میں تھرمو الیکٹرک الیکٹرووموٹیو فورس تیار کی جاتی ہے جب ان کے سروں کے درمیان درجہ حرارت کا فرق موجود ہوتا ہے۔ ٹائپ کے تھرموکوپلس (نکل - کرومیم/ نکل - سلیکن) سب سے عام قسم ہے ، جس کی حساسیت تقریبا 41 41 μV/ ڈگری ہے ، اس کا مطلب یہ ہے کہ آؤٹ پٹ وولٹیج میں صرف 0.041 ایم وی تبدیلی میں 1 ڈگری درجہ حرارت میں تبدیلی کا نتیجہ بھی ہوتا ہے۔

اعلی - صحت سے متعلق یمپلیفائر سرکٹس کو ڈیزائن کرنے کے لئے کلیدی تحفظات

1. آلہ کار یمپلیفائر کا بنیادی کردار

انتہائی کمزور تھرموکوپل سگنل کی وجہ سے ، ایک اعلی - حاصل ، کم - شور یمپلیفائر ضروری ہے۔ آلہ کار یمپلیفائر ، ان کے اعلی ان پٹ مائبادا کے ساتھ ، اعلی عام - موڈ مسترد کرنے کا تناسب (سی ایم آر آر) ، اور کم شور کی خصوصیات ، مثالی انتخاب ہیں۔ اعلی - صحت سے متعلق آپریشنل یمپلیفائر جیسے او پی 07 اکثر preamplifiers کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ ان کے پاس بہت کم ان پٹ آفسیٹ وولٹیج اور موجودہ درجہ حرارت کا بہاؤ ہے ، جو مائکرو وولٹ کو مؤثر طریقے سے بڑھا رہا ہے - سطح کے سگنلز کو اہم غلطیاں متعارف کرائے بغیر۔

یمپلیفائر سرکٹس عام طور پر دو - اسٹیج ڈیزائن کو ملازمت دیتے ہیں: پہلا مرحلہ ایک تفریق یمپلیفائر ہے جو ابتدائی طور پر سگنل طول و عرض میں اضافہ کرنے اور عام - وضع کی مداخلت کو دبانے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ دوسرا مرحلہ ADC کے حصول (جیسے ، 0 - 5V) کے لئے موزوں رینج میں سگنل کو مزید بڑھا دیتا ہے۔ حاصل حساب کتاب کا فارمولا یہ ہے: v_out=(1 + r_f/r_in) (v_t + - v_t-)۔ ایک مناسب آراء ریزسٹر کو منتخب کرکے ، مطلوبہ پروردن کا عنصر حاصل کیا جاسکتا ہے۔

2. شور مداخلت پر قابو پانے کے لئے جامع حکمت عملی

صنعتی ماحول برقی مقناطیسی مداخلت سے بھرا ہوا ہے ، اور تھرموکوپلز کی لمبی سیسوں میں شور مچانے کے لئے اینٹینا کی حیثیت سے کام کرنے کا زیادہ امکان ہے۔ شور میں کمی کے لئے ایک کثیر - لمبی نقطہ نظر کی ضرورت ہے:

فلٹرنگ ڈیزائن: ان پٹ پر ایک RFI فلٹر شامل کرنا (جیسے ، 100NF کیپسیسیٹر کے ساتھ سیریز میں ایک 10ω ریزسٹر) ریڈیو فریکوینسی مداخلت کو مؤثر طریقے سے دبانے والا ہے۔ اس کے بعد کے سرکٹس ایک سیکنڈ {- آرڈر سیلن - کلیدی کم - پاس فلٹر 10 ہ ہرٹز کی کٹ آف فریکوئنسی کے ساتھ استعمال کرسکتے ہیں ، جو اعلی - تعدد شور کو نمایاں طور پر کم کرسکتے ہیں۔

شیلڈنگ اور گراؤنڈنگ: تھرموکوپل سگنلز کو منتقل کرنے کے لئے ڈھال بٹی ہوئی - جوڑی کیبل کا استعمال اور شیلڈنگ پرت کی مناسب سنگل - پوائنٹ گراؤنڈنگ کو یقینی بنانا برقی مقناطیسی مداخلت کو کم کرنے کے لئے کلیدی اقدامات ہیں۔ ینالاگ گراؤنڈ کو آزادانہ طور پر تانبے کے ساتھ رکھنا چاہئے ، جس میں کم از کم 2 سینٹی میٹر کے رقبے کا احاطہ کیا جائے ، اور ڈیجیٹل گراؤنڈ سے الگ ہو۔ اس سے شور کو 70 ٪ تک کم کیا جاسکتا ہے۔

تنہائی کی ٹکنالوجی: پیمائش کے نظام کی حفاظت کرتے ہوئے ، سگنل چین میں آپٹوکوپلرز یا مقناطیسی تنہائیوں کو مؤثر طریقے سے گراؤنڈنگ لوپس اور اعلی - وولٹیج عارضی مداخلت کو روکتا ہے۔ مقناطیسی الگ تھلگ جیسے ADUM1201 میں مشترکہ - موڈ عارضی استثنیٰ 100 KV/μS ہے ، جو سخت صنعتی ماحول کے لئے موزوں ہے۔

3. سرد جنکشن معاوضہ ناگزیر ہے

تھرموکوپلس گرم اور سرد جنکشن کے مابین درجہ حرارت کے فرق کی پیمائش کرتے ہیں ، مطلق درجہ حرارت نہیں۔ سرد جنکشن کے درجہ حرارت میں اتار چڑھاو پیمائش کی غلطیوں کو براہ راست متعارف کراتے ہیں۔ لہذا ، سرد جنکشن معاوضہ بہت ضروری ہے۔

عام طریقوں میں شامل ہیں:

سرد جنکشن درجہ حرارت کو درست طریقے سے ماپنے کے لئے تھرمسٹرس یا ڈایڈڈ درجہ حرارت سینسر کا استعمال۔

درجہ حرارت کے ساتھ تانبے کے خلاف مزاحمت کی خصوصیات کی بنیاد پر سرد جنکشن درجہ حرارت کی تبدیلیوں کے اثرات کو خود بخود معاوضہ دینے کے لئے غیر متوازن پل کے طریقہ کار کا استعمال۔

درخواست کا استعمال - مخصوص انٹیگریٹڈ سرکٹس (ASICs) جیسے AD594 یا MAX6675 کولڈ جنکشن معاوضہ اور سگنل لکیرائزیشن ڈیزائن کو آسان بناتا ہے۔

4. اے ڈی سی کی تبدیلی اور سگنل پروسیسنگ

بڑھا ہوا ینالاگ سگنل کو ڈیجیٹل سگنل میں تبدیل کرنے کی ضرورت ہے۔ ایک اعلی - صحت سے متعلق ADC کا انتخاب اہم ہے۔ A 24 - بٹ σ - Δ ADC (جیسے AD7176) 1 پی پی ایم (فی لاکھ حصے) کی قرارداد حاصل کرسکتا ہے ، اور اس کا بلٹ ان ڈیجیٹل فلٹر مؤثر طریقے سے 50/60Hz پاور فریکوینسی مداخلت کو ختم کرتا ہے۔

سافٹ ویئر الگورتھم بھی اتنا ہی اہم ہیں: ڈیجیٹل فلٹرنگ (جیسے اوسط یا کالمان فلٹرنگ) ، نان لائنر اصلاح (NIST کے ذریعہ فراہم کردہ کثیر مساوات یا تلاش کی میزیں استعمال کرتے ہوئے) ، اور وقتا فوقتا خود - انشانکن الگورتھم پیمائش کی درستگی اور لمبی {1 {1} tert استحکام کو مزید بہتر بناسکتے ہیں۔

عملی تحفظات

جب اعلی - صحت سے متعلق تھرموکوپل یمپلیفائر سرکٹس کو ڈیزائن کرتے ہو تو ، مندرجہ ذیل پر بھی غور کیا جانا چاہئے:

اجزاء کا انتخاب: درجہ حرارت بڑھنے کو کم کرنے کے لئے 1 ٪ صحت سے متعلق دھاتی فلم مزاحم استعمال کریں۔ موروثی شور کو کم کرنے کے لئے کم - شور آپریشنل یمپلیفائر (جیسے او پی اے 211) منتخب کریں۔

بجلی کی فراہمی کا ڈیکپلنگ: بجلی کی فراہمی کے شور کو دبانے کے لئے ہر آپٹ - AMP بجلی کی فراہمی کا پن کے قریب 0.1μF ڈیکوپلنگ کیپسیٹر شامل کریں۔

لے آؤٹ اور روٹنگ: کراسسٹلک کو کم کرنے کے لئے ڈیجیٹل اور ینالاگ سگنل لائنوں کے مابین 3 ملی میٹر کی کم سے کم وقفہ کاری برقرار رکھیں۔ سگنل کے راستے ہر ممکن حد تک مختصر ہونا چاہئے۔

درجہ حرارت کی حد: یقینی بنائیں کہ تمام اجزاء نظام کے پورے درجہ حرارت کی حد میں مستحکم کام کرتے ہیں۔