Kako se implementira metoda softverske kompenzacije?

Metoda softverske kompenzacije uključuje-prikupljanje temperature hladnog spoja u stvarnom vremenu pomoću ugrađenog-senzora temperature. Mikroprocesor, u kombinaciji sa tablicom za kalibraciju termoelementa ili matematičkim modelom, automatski izračunava i ispravlja termoelektrični potencijal, čime se postiže visoka-preciznost, potpuno automatska kompenzacija temperature hladnog spoja. Ova metoda se široko koristi u modernim inteligentnim mjernim i kontrolnim sistemima, kao što su PLC-ovi, DCS-ovi, kartice za prikupljanje podataka i inteligentni regulatori temperature, i trenutno je najefikasnija i najefikasnija metoda kompenzacije u industrijskim okruženjima.

I. Osnovni koraci implementacije metode softverske kompenzacije

Snimanje temperature hladnog spoja u stvarnom-vremenu

Visoko{0}}precizni temperaturni senzor (kao što je Pt100 platinasti otporni termometar, NTC termistor ili integrirani temperaturni senzor kao što je LM35 ili AD590) instaliran je blizu terminala sistema za mjerenje temperature za mjerenje stvarne ambijentalne temperature hladnog spoja T0. Ovaj senzor je u istom temperaturnom polju kao i hladni spoj termoelementa, osiguravajući da izmjereni T0 tačno odražava stanje hladnog spoja.

Prikupljanje signala termoelektričnog potencijala: Termoelektrični potencijal E(T,T0) koji izlaze termoelementom dobija se pomoću A/D pretvarača, što je elektromotorna sila zbog temperaturne razlike između vrućeg spoja i hladnog spoja koji nije -nula.

Signal je potrebno filtrirati i pojačati kako bi se poboljšao odnos signala-u-šumu i stabilnost mjerenja.

Pregled potencijala kompenzacije:

Na osnovu poznatog T0, odgovarajuća vrednost E(T0,0) (tj. termoelektrični potencijal između temperature hladnog spoja T0 i 0 stepeni) se traži iz tabele za kalibraciju termoelementa pohranjene u sistemskoj memoriji.

Tabela kalibracije je obično unaprijed-skladištena prema različitim tipovima kao što su K, E i S, a sistem će je automatski uskladiti prema postavljenom modelu termoelementa.

Izračunavanje ukupnog termoelektričnog potencijala

Koristeći zakon srednje temperature za proračun superpozicije:

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

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

Ovo daje ekvivalentni ukupni termoelektrični potencijal E(T,0) kada je hladni spoj 0 stepeni.

E(T,0) tako eliminiše uticaj fluktuacija hladnog spoja.

Obrnuto traženje tablice za dobivanje prave temperature

Izračunati E(T,0)

E(T,0) se ponovo traži u tabeli kako bi se dobila odgovarajuća temperatura toplog spoja T, koja se zatim prikazuje na instrumentu za prikaz ili na računaru domaćinu.

Linearna interpolacija ili polinomsko uklapanje može se koristiti za poboljšanje tačnosti traženja u tabeli, posebno pogodno za tipove termoelemenata sa jakom nelinearnošću (kao što je tip K).

II. Tipična hardverska arhitektura i protok podataka

Senzorski sloj:

Termopar (kraj sa senzorom temperature)

Senzor temperature hladnog spoja (npr. Pt100)

Sloj za kondicioniranje signala:

Pretpojačalo (pojačava slab termoelektrični potencijal)

Nisko{0}}filter (suzbija visoko-smetnje)

Više{0}}kanalni analogni prekidač (prebacuje različite ulazne kanale)

Sloj konverzije i obrade:

A/D pretvarač (digitalizira analogne signale)

Mikrokontroler (MCU) ili PLC CPU (izvršava algoritme kompenzacije)

Izlaz i sloj prikaza:

Digitalni ekran, SCADA sistem, HMI interfejs

Primer: U Siemens S7-1200 PLC-u, signali termoparova se dobijaju preko TC modula. Istovremeno, modul automatski očitava temperaturu hladnog spoja. Program poziva instrukcije "TCON" i "TCD" da dovrši kompenzaciju i konverziju temperature.

III. Napredni oblici implementacije softverske kompenzacije

Trend u industriji: Vrhunski-kontrolori temperature sada podržavaju OTA nadogradnju kalibracijske tablice i mogu automatski identificirati tipove termoparova, postižući inteligentnu kompenzaciju "plug-and-play".