Սխալ ճնշման ցուցիչի փոխհատուցում

Խելամիտ սխալի փոխհատուցումPress նշման տվիչներնրանց դիմումի բանալին է: Press նշման տվիչները հիմնականում ունեն զգայունության սխալ, փոխհատուցելու սխալը, հիստերիեզի սխալը եւ գծային սխալը: Այս հոդվածը կներկայացնի այս չորս սխալների մեխանիզմները եւ դրանց ազդեցությունը թեստի արդյունքների վրա: Միեւնույն ժամանակ, դա կներկայացնի ճնշման տրամաչափման մեթոդներ եւ դիմումի օրինակներ `չափման ճշգրտության բարելավման համար:

Ներկայումս շուկայում կան սենսորների լայն տեսականի, ինչը դիզայնի ինժեներներին հնարավորություն է տալիս ընտրել համակարգի համար պահանջվող ճնշման ցուցիչները: Այս ցուցիչները ներառում են ինչպես ամենահիանալի տրանսֆորմատորներ, այնպես էլ ավելի բարդ բարձր ինտեգրացիոն ցուցիչներ `չիպային սխեմաներ: Այս տարբերությունների շնորհիվ դիզայնի ինժեներները պետք է ձգտեն փոխհատուցել ճնշման ցուցիչներում չափման սխալները, ինչը կարեւոր քայլ է, որ սենսորները բավարարեն դիզայնի եւ դիմումների պահանջները: Որոշ դեպքերում փոխհատուցումը կարող է նաեւ բարելավել ծրագրերում ցուցիչների ընդհանուր կատարումը:

Սույն հոդվածում քննարկված հասկացությունները կիրառելի են տարբեր ճնշման ցուցիչների նախագծման եւ կիրառման համար, որոնք ունեն երեք կատեգորիա.

1. Հիմնական կամ չհիմնավորված տրամաչափում;

2-ը. Կա չափի եւ ջերմաստիճանի փոխհատուցում.

3. Այն ունի տրամաչափում, փոխհատուցում եւ ուժեղացում:

Օֆսեթը, միջակայքի տրամաչափումը եւ ջերմաստիճանի փոխհատուցումը կարող են ձեռք բերել բարակ կինոնկարների ցանցի միջոցով, որոնք փաթեթավորման գործընթացում օգտագործում են լազերային շտկում: Այս սենսորը սովորաբար օգտագործվում է միկրոկտրոլերի հետ համատեղ, իսկ միկրոկոնտրոլերի ներկառուցված ծրագիրը ինքն է հաստատում սենսորի մաթեմատիկական մոդելը: Միկրոկոնտրոլլերը կարդալուց հետո մոդելը կարող է լարումը վերածել ճնշման չափման արժեքի, անալոգային թվային փոխարկիչի վերափոխման միջոցով:

Սենսորների համար ամենապարզ մաթեմատիկական մոդելը փոխանցման գործառույթն է: Մոդելը կարող է օպտիմիզացվել ամբողջ տրամաչափման ամբողջ ընթացքում, եւ դրա հասունությունը կավելանա տրամաչափման կետերի բարձրացումով:

Չափորոշիչ տեսանկյունից չափման սխալն ունի բավականին խիստ սահմանում. Այն բնութագրում է չափված ճնշման եւ իրական ճնշման տարբերությունը: Այնուամենայնիվ, սովորաբար հնարավոր չէ ուղղակիորեն ձեռք բերել իրական ճնշումը, բայց այն կարելի է գնահատել `օգտագործելով ճնշման համապատասխան չափանիշներ: Մետրոլոգիաները սովորաբար օգտագործում են գործիքներ, ճշգրտությամբ առնվազն 10 անգամ ավելի բարձր, քան չափված սարքավորումները, որպես չափման ստանդարտներ:

Շնորհիվ այն բանի, որ չկարգավորված համակարգերը կարող են փոխարկել միայն ելքային լարման ճնշումը `օգտագործելով բնորոշ զգայունություն եւ օֆսեթ արժեքներ:

Այս չկարգավորված նախնական սխալը բաղկացած է հետեւյալ բաղադրիչներից.

1. Զգայունության սխալ. Ստեղծված սխալի մեծությունը ճնշման համամասնական է: Եթե ​​սարքի զգայունությունն ավելի բարձր է, քան բնորոշ արժեքը, զգայունության սխալը կլինի ճնշման աճող գործառույթ: Եթե ​​զգայունությունը ցածր է բնորոշ արժեքից, զգայունության սխալը կլինի ճնշման գործառույթի նվազում: Այս սխալի պատճառը պայմանավորված է դիֆուզիոն գործընթացում փոփոխություններով:

2-ը: Օֆսեթի սխալ. Ամբողջ ճնշման միջակայքի մշտական ​​ուղղահայաց օֆսեթի պատճառով տրանսֆորմատորային տարածման եւ լազերային ճշգրտման շտկման փոփոխությունները կհանգեցնեն օֆսեթների սխալների:

3. Լագի սխալ. Շատ դեպքերում, LAG- ի սխալը կարող է ամբողջովին անտեսվել, քանի որ սիլիկոնային վաֆլիները ունեն մեխանիկական բարձր խստություն: Ընդհանրապես, հիստերիեզի սխալը պետք է հաշվի առնել միայն այնպիսի իրավիճակներում, երբ ճնշման էական փոփոխություն կա:

4. Գծային սխալ. Սա մի գործոն է, որն ունի համեմատաբար փոքր ազդեցություն նախնական սխալի վրա, որը առաջանում է սիլիկոնային վաֆլի ֆիզիկական ոչ գծանշումից: Այնուամենայնիվ, ուժեղացուցիչներով սենսորների համար պետք է ներառվի նաեւ ուժեղացուցիչի ոչ գծայինությունը: Գծային սխալի կորը կարող է լինել փորված կոր կամ ուռուցիկ կոր:

Calibration- ը կարող է վերացնել կամ մեծապես նվազեցնել այս սխալները, մինչդեռ փոխհատուցման տեխնիկան սովորաբար պահանջում է որոշել համակարգի իրական փոխանցման գործառույթի պարամետրերը, այլ ոչ թե պարզապես օգտագործելով բնորոշ արժեքներ: Պոտենցիոմետրերը, կարգավորելի դիմադրիչները եւ այլ ապարատները կարող են օգտագործվել փոխհատուցման գործընթացում, մինչդեռ ծրագրաշարը կարող է ավելի ճկուն կերպով իրականացնել այս սխալի փոխհատուցման այս աշխատանքը:

Մի կետի տրամաչափման մեթոդը կարող է փոխհատուցել օֆսեթների սխալները `վերացնելով շարժիչային գործառույթի զրոյական կետում, եւ տրամաչափման այս եղանակը կոչվում է ավտոմատ զրոյացում: Օֆսեթի տրամաչափումը սովորաբար իրականացվում է զրոյական ճնշման տակ, հատկապես դիֆերենցիալ սենսորներում, քանի որ դիֆերենցիալ ճնշումը սովորաբար 0-ն է անվանական պայմաններում: Մաքուր սենսորների համար օֆսեթային տրամաչափումը ավելի բարդ է, քանի որ կամ պահանջում է ճնշման ընթերցման համակարգ `իր տրամաչափված ճնշման արժեքը չափելու համար մթնոլորտային ճնշման պայմաններում կամ ճնշման վերահսկիչ:

Տարբերակ սենսորների զրոյական ճնշման տրամաչափումը շատ ճշգրիտ է, քանի որ տրամաչափման ճնշումը խիստ զրո է: Մյուս կողմից, տրամաչափման ճշգրտությունը, երբ ճնշումը զրոյական չէ, կախված է ճնշման վերահսկիչի կամ չափման համակարգի կատարումից:

Ընտրեք տրամաչափման ճնշում

Կալիբրացման ճնշման ընտրությունը շատ կարեւոր է, քանի որ այն որոշում է ճնշման միջակայքը, որը հասնում է լավագույն ճշգրտությանը: Իրականում, տրամաչափումից հետո փոխհատուցման իրական սխալը նվազագույնի է հասցվում տրամաչափման կետում եւ մնում է փոքր արժեքի: Հետեւաբար, տրամաչափման կետը պետք է ընտրվի նպատակային ճնշման տիրույթի հիման վրա, եւ ճնշման միջակայքը չի կարող համահունչ լինել աշխատանքային տիրույթին:

Արդյունքի լարման ճնշման արժեքի վերածելու համար բնորոշ զգայունությունը սովորաբար օգտագործվում է մաթեմատիկական մոդելներում մեկ կետի տրամաչափման համար, քանի որ իրական զգայունությունը հաճախ անհայտ է:

Օֆսեթի տրամաչափումը կատարելուց հետո (PCAL = 0), սխալի կորը ցույց է տալիս ուղղահայաց օֆսեթը, որը համեմատած է սխալը, որը ներկայացնում է սխալը նախքան տրամաչափումը:

Այս տրամաչափման մեթոդը ունի ավելի խիստ պահանջներ եւ իրականացման ավելի բարձր ծախսեր `համեմատած մեկ կետի տրամաչափման մեթոդի հետ: Այնուամենայնիվ, համեմատած կետի տրամաչափման մեթոդի հետ, այս մեթոդը կարող է զգալիորեն բարելավել համակարգի ճշգրտությունը, քանի որ այն ոչ միայն չի տրամաչափում փոխհատուցումը, այլեւ ստուգում է սենսորի զգայունությունը: Հետեւաբար, սխալների հաշվարկման մեջ, փաստացի զգայունության արժեքները կարող են օգտագործվել ատիպիկ արժեքների փոխարեն:

Այստեղ, տրամաչափումը կատարվում է 0-500 մեգապասկալների պայմաններում (ամբողջ մասշտաբով): Քանի որ տրամաչափման կետերի սխալը մոտ է զրոյի, հատկապես կարեւոր է ճիշտ սահմանել այս կետերը `ակնկալվող ճնշման սահմաններում չափման նվազագույն սխալը ստանալու համար:

Որոշ ծրագրեր պահանջում են բարձր ճշգրտություն, որը պետք է պահպանվի ամբողջ ճնշման ամբողջ տարածքում: Այս ծրագրերում բազմամյա կալիբրացման մեթոդը կարող է օգտագործվել առավել իդեալական արդյունքների ձեռքբերման համար: Բազմաֆունկցիոնալ տրամաչափման մեթոդով հաշվի են առնվում ոչ միայն փոխհատուցումը եւ զգայունության սխալները, այլեւ հաշվի են առնվում գծային սխալների մեծ մասը: Այստեղ օգտագործված մաթեմատիկական մոդելը ճիշտ նույնն է, ինչ երկու բեմական տրամաչափումը յուրաքանչյուր տրամաչափման ընդմիջման համար (երկու տրամաչափման կետերի միջեւ):

Երեք կետի տրամաչափում

Ինչպես ավելի վաղ նշվեց, գծային սխալն ունի հետեւողական ձեւ, եւ սխալի կորը համապատասխանում է քառակուսի հավասարման կորին, կանխատեսելի չափերով եւ ձեւով: Սա հատկապես ճիշտ է սենսորների համար, որոնք ուժեղացուցիչներ չեն օգտագործում, քանի որ սենսորի ոչ գծայինությունը հիմնովին հիմնովին հիմնված է մեխանիկական պատճառներով (սիլիկոնային վաֆլի բարակ ֆիլմի ճնշմամբ):

Գծային սխալի բնութագրերի նկարագրությունը կարելի է ձեռք բերել `հաշվարկելով բնորոշ օրինակների միջին գծային սխալը եւ որոշել բազմամյա գործառույթի պարամետրերը (A × 2 + Bx + C): A, B- ն եւ C որոշելուց հետո ստացված մոդելը արդյունավետ է նույն տիպի տվիչների համար: Այս մեթոդը կարող է արդյունավետորեն փոխհատուցել գծային սխալները, առանց երրորդ տրամաչափման կետի անհրաժեշտության: