Difríocht a Dhéanamh ó Chomhartha Lag: An Ealaín a bhaineann le Ciorcaid Aimplitheoirí Teirmeachúpla Ard-Bheachtais a Dhearadh

I dtomhas tionsclaíoch, tá an teocht ina pharaiméadar ríthábhachtach, agus táirgeann teirmeachúpla, mar cheann de na braiteoirí teochta is coitianta a úsáidtear, comharthaí aschuir thar a bheith lag-go hiondúil sa raon microvolt (μV) go millivolt (mV) amháin. Is dúshlán do go leor innealtóirí anois na comharthaí laga seo a mhéadú go cruinn agus trasnaíocht torainn a chosc go héifeachtach.

Feidhmíonn teirmeabúplaí bunaithe ar an éifeacht Seebeck: nuair a bhíonn dhá sheoltóir d'ábhair éagsúla i gciorcad dúnta, gintear fórsa electromotive teirmeachleictreach sa chiorcad nuair a bhíonn difríocht teochta idir a gcuid foircinn. Is iad teirmeachúplaí de chineál K (nicil-cróimiam/nicil-sileacain) an cineál is coitianta, le híogaireacht thart ar 41 μV/ céim , rud a chiallaíonn nach mbíonn ach athrú 0.041 mV sa voltas aschuir mar thoradh ar athrú teochta 1 céime fiú.

Príomhghnéithe a Bhaineann le Ciorcaid Aimplitheoirí Ard-Bheachtais a Dhearadh

1. Croí-Ról an Aimplitheoir Ionstraimíochta

Mar gheall ar an comhartha teirmeachúpla an-lag, tá aimplitheoir ard torainn, íseal-riachtanach. Is roghanna iontacha iad aimplitheoirí ionstraimíochta, lena n-impedance ard ionchuir, ardchóimheas diúltaithe mód coitianta (CMRR), agus tréithe íseal torainn. Is minic a úsáidtear aimplitheoirí oibriúcháin ardchruinneas ar nós an OP07 mar réamhaimplitheoirí. Tá voltas fhritháireamh ionchuir an-íseal acu agus sruth-srutha teochta, rud a mhéadaíonn go héifeachtach comharthaí leibhéal microvolta gan earráidí suntasacha a thabhairt isteach.

De ghnáth úsáideann ciorcaid aimplitheoirí dearadh dhá chéim: is é an chéad chéim aimplitheoir difreálach a úsáidtear chun aimplitiúid comhartha a mhéadú ar dtús agus chun trasnaíocht mhóid choiteann a chosc; déanann an dara céim an comhartha a mhéadú tuilleadh go dtí raon atá oiriúnach chun ADC a fháil (m.sh., 0-5V). Is í an fhoirmle ríomh gnóthachain ná: V_out=(1 + R_f/R_in)(V_T+ - V_T-). Trí fhriotóir aiseolais cuí a roghnú, is féidir an fachtóir aimpliúcháin atá ag teastáil a fháil.

2. Straitéisí Cuimsitheacha chun Cur isteach Torainn a Shárú

Tá timpeallachtaí tionsclaíocha lán de thrasnaíocht leictreamaighnéadach, agus is dóichí go bhfeidhmeoidh na sreanga fada teirmeachúplaí mar antennas chun torann a fháil. Teastaíonn cur chuige ilghnéitheach chun torainn a laghdú:

Dearadh Scagtha: Má chuirtear scagaire RFI ag an ionchur (m.sh. friotóir 10Ω i sraith le toilleoir 100nF) is féidir cur isteach minicíochta raidió a chosc go héifeachtach. Is féidir le ciorcaid ina dhiaidh sin úsáid a bhaint as dara-ordú Sallen-Eochair-íseal{-scagaire pas le minicíocht scoite timpeall 10 Hz, rud a d’fhéadfadh laghdú suntasach a dhéanamh ar mhinicíocht ardtorainn.

Sciathadh agus Taisce: Is príomhbhearta iad chun trasnaíocht leictreamaighnéadach a laghdú trí chábla péireáilte lúbtha a úsáid chun comharthaí teirmeachúpla a tharchur agus a chinntiú go ndéantar aon phointe ceart ar an gciseal sciath. Ba cheart talamh analógach a leagan go neamhspleách le copar, ag clúdach achar 2 cm² ar a laghad, agus scartha ó thalamh digiteach; is féidir leis seo torann a laghdú 70%.

Teicneolaíocht Aonraithe: Trí optachúplóirí nó aonraitheoirí maighnéadacha a chur leis an slabhra comharthaí, go héifeachtach blocáiltear lúba talaimh agus trasnaíocht dhíomuan ardvoltais, rud a chosnaíonn an córas tomhais. Tá imdhíonacht choiteann de 100 kV/μs ag aonraitheoirí maighnéadach ar nós an ADuM1201, atá oiriúnach do thimpeallachtaí crua tionsclaíochta.

3. Tá Cúiteamh Acomhal Fuar fíor-riachtanach

Tomhaiseann teirmeachúplaí an difríocht teochta idir na hacomhail te agus fuar, ní an teocht iomlán. Tugann luaineachtaí i dteocht an acomhal fuar isteach go díreach earráidí tomhais. Dá bhrí sin, tá cúiteamh fuar acomhal ríthábhachtach.

I measc na modhanna coitianta tá:

Úsáid teirmeastóirí nó braiteoirí teochta dé-óid chun an teocht fuar acomhal a thomhas go cruinn.

Ag baint úsáide as modh droichead neamhchothromaithe chun cúiteamh a dhéanamh go huathoibríoch ar éifeachtaí athruithe teochta fuar acomhal bunaithe ar shaintréithe friotaíocht copair ag athrú le teocht.

Trí úsáid a bhaint as ciorcaid iomlánaithe ar leith (ASICanna) ar nós AD594 nó MAX6675 le haghaidh cúitimh fuar acomhail agus líneáil comharthaí, simplítear an dearadh.

4. Tiontú ADC agus Próiseáil Comhartha

Is gá an comhartha analógach aimplithe a thiontú go comhartha digiteach. Tá sé ríthábhachtach ADC-beachtais ard a roghnú; is féidir le 24-giotán Σ-Δ ADC (cosúil le AD7176) réiteach 1 ppm (páirteanna in aghaidh an mhilliúin) a bhaint amach, agus cuireann a scagaire digiteach ionsuite deireadh go héifeachtach le cur isteach minicíochta cumhachta 50/60Hz.

Tá algartaim bogearraí chomh tábhachtach céanna: is féidir le scagadh digiteach (cosúil le meán gluaiseachta nó scagadh Kalman), ceartú neamhlíneach (trí úsáid a bhaint as cothromóidí iltéarmacha nó táblaí cuardaigh arna soláthar ag NIST), agus algartaim calabraithe tréimhsiúla féin-feabhas a chur ar chruinneas tomhais agus ar chobhsaíocht fhadtéarmach.

Cúrsaí Praiticiúla

Agus ciorcaid aimplitheoir teirmeachúpla ard-chruinneas á ndearadh, ba cheart na nithe seo a leanas a chur san áireamh freisin:

Roghnú Comhpháirte: Bain úsáid as friotóirí scannán miotail cruinneas 1% chun sruth teochta a laghdú; roghnaigh -aimplitheoirí oibriúcháin íseal-torainn (amhail OPA211) chun torann dúchasach a laghdú.

Díchúpláil Soláthair Cumhachta: Cuir toilleoir díchúplála 0.1μF leis in aice le gach bioráin soláthair cumhachta amp-op-chun torann an tsoláthair chumhachta a chosc.

Leagan amach agus ródú: Coinnigh spásáil íosta 3mm idir línte comhartha digiteacha agus analógacha chun crosstalk a laghdú. Ba cheart go mbeadh cosáin chomhartha chomh gearr agus is féidir.

Raon teochta: Cinntigh go n-oibríonn na comhpháirteanna go léir go cobhsaí thar raon teochta iomlán an chórais.