T7 熱電偶(應(yīng)用說明)
本應(yīng)用說明介紹了使用 LabJack T7 進(jìn)行熱電偶測量的必要步驟。
連接熱電偶的 T7
教程:T7 和 J 型熱電偶
以下說明將幫助您使用 Kipling 將 J 型熱電偶連接到差分輸入配置中的 LabJack T7,。完成此操作后,,將介紹如何讀取 J 型熱電偶的值并使用 LJLogM 將數(shù)據(jù)保存到 .csv 文件。
1. 閱讀T7快速入門指南,。
2. 閱讀我們的主要熱電偶應(yīng)用說明并將熱電偶連接到 T7,。
請參閱我們的主要熱電偶應(yīng)用說明頁面上的信息。連接部分描述了連接選項,。對于本教程,,我們建議在 T7 上配置 AIN0 和 AIN1 之間的差分連接。
3. 運行我們的Kipling 軟件并打開 T7,。
4. 在 Kipling 中配置模擬輸入通道,。
可以使用熱電偶 AIN 擴(kuò)展功能配置熱電偶測量,也可以單獨將 AIN 設(shè)置為適合熱電偶和 CJC 測量的設(shè)置,。后一種選項還要求您在軟件中處理電壓到溫度的轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué),。我們建議盡可能使用 AIN_EF 方法。
AIN_EF 方法:導(dǎo)航到模擬輸入選項卡,。
按下+選項標(biāo)題下方的按鈕來顯示 AIN0 模擬輸入通道的其他配置設(shè)置,。
將 更改Negative Channel為AIN1(除非使用單端接線配置),。對于編程設(shè)置,這相當(dāng)于將寄存器設(shè)置AIN0_NEGATIVE_CH為1,。
將 T7 的AIN_EF 系統(tǒng)(Extended Feature (EF)下拉菜單)配置為 AIN0,,用于 J 型熱電偶。對于編程設(shè)置,,這相當(dāng)于將寄存器設(shè)置AIN0_EF_INDEX為21,。
可選步驟:如果使用 LM34 作為 CJC 源,則將 更改為 (CJC Modbus Address將` ` 替換為適當(dāng)?shù)?AIN 編號),。對于編程設(shè)置,,這相當(dāng)于將寄存器設(shè)置為所需的 AIN Modbus 地址。將 更改為并將 更改為,。對于編程設(shè)置,,這相當(dāng)于將寄存器設(shè)置為并將更改為。TEMPERATURE_DEVICE_KAINxxAIN0_EF_CONFIG_BSlope 55.56Offset 255.37AIN0_EF_CONFIG_D55.56AIN0_EF_CONFIG_E255.37
熱電偶溫度讀數(shù)現(xiàn)在應(yīng)顯示在 AIN0 值附近,。對于編程控制,,讀數(shù)AIN0_EF_READ_A將返回?zé)犭娕紲囟取?br />要保存這些設(shè)置,以便在設(shè)備上電時將 AIN0 和 AIN1 線配置為熱電偶輸入通道,,請轉(zhuǎn)到Kipling 中的“上電默認(rèn)值”選項卡,,然后按照步驟保存Current Device Settings為上電默認(rèn)值。
傳統(tǒng)/手動方法:導(dǎo)航到模擬輸入選項卡,。
按下+選項標(biāo)題下方的按鈕來顯示 AIN0 模擬輸入通道的其他配置設(shè)置,。
將 更改Negative Channel為AIN1(除非使用單端接線配置)。對于編程設(shè)置,,這相當(dāng)于將寄存器設(shè)置AIN0_NEGATIVE_CH為1,。
Range將改為-0.1 V to 0.1 V。如果你知道你的熱電偶輸出不會超出±0.01 V 輸出的范圍,,則應(yīng)改為Range。 -0.01 V to 0.01 V對于編程設(shè)置,,這相當(dāng)于將寄存器設(shè)置AIN0_RANGE為0.1或0.01,。
要保存這些設(shè)置,以便在設(shè)備通電時,,轉(zhuǎn)到Kipling 的“開機(jī)默認(rèn)值”選項卡并按照步驟將Current Device Settings其保存為開機(jī)默認(rèn)值,。
5. 打開LJLogM。
關(guān)閉 Kipling,,然后在 LJLogM 中打開該設(shè)備,。
6. 配置熱電偶測量。可以設(shè)置熱電偶測量以使用熱電偶 AIN_EF 返回溫度讀數(shù),,或者從 LJLogM 中的 AIN 上的普通電壓測量轉(zhuǎn)換而來,。首先查看上面步驟 4 中的配置,。
AIN_EF 方法:
確保AIN0_EF_READ_A 在Names row0 的列中。這將配置 LJLogM 以測量 row0 中的 AIN0 熱電偶溫度,,并在Value列中報告,。從這里跳到步驟 9。
傳統(tǒng)/手動方法:
確保AIN0 位于Names 第 0 行的列中,。這將使 LJLogM 測量第 0 行中的 AIN0,,該行被配置為測量熱電偶電壓,如前面的步驟中所述,。
7. 配置 CJC 測量(僅適用于傳統(tǒng)/手動方法),。
AIN0 端子的溫度應(yīng)為熱電偶冷端溫度,應(yīng)找到進(jìn)行冷端補償,。將第 1 行列中的寄存器名稱替換Names 為適合您的 CJC 測量的寄存器,。如果您使用內(nèi)部溫度傳感器進(jìn)行 CJC,則第 1 行列Names應(yīng)設(shè)置為TEMPERATURE_DEVICE_K,。有關(guān)設(shè)備溫度寄存器的更多信息,,請參閱T 系列數(shù)據(jù)手冊中的內(nèi)部溫度傳感器部分。
8. 應(yīng)用縮放(僅適用于傳統(tǒng)/手動方法),。
LJLogM 的縮放方程列可用于將熱電偶電壓轉(zhuǎn)換為溫度,。請參閱LJLogUD / LJLogM文檔中的縮放方程描述。第 0 行中 AIN0 測量所需的方程為:
y=TCVoltsToTemp[J:a:b] // 開氏度
y=TCVoltsToTemp[J:a:b]-273.15 // 攝氏度
y=1.8*(TCVoltsToTemp[J:a:b])-459.67 // 華氏度
... 其中J表示 J 型熱電偶,,a是第 0 行測量的原始值(原始熱電偶電壓),,b是第 1 行測量的原始值(開爾文冷端溫度)。該TCVoltsToTemp 函數(shù)支持 B,、E,、J、K,、N,、R、S 和 T 型熱電偶,。這樣,,Scaled第 0 行中的列應(yīng)報告熱電偶溫度。
請注意,,縮放方程變量為a-p對應(yīng)于 row0-row15,。例如,row4 對應(yīng)于縮放變量e,。如果要將上述縮放方程應(yīng)用于 row0 和 row1 以外的通道,,則應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
9. 檢查熱電偶溫度,,如有必要,,排除故障,。
完成上述步驟后,您應(yīng)該會看到第 0 行返回的值中報告了良好的熱電偶溫度,。如果您沒有看到良好的測量值,,請參閱我們的熱電偶應(yīng)用說明“故障排除提示”部分。
10. 可選:配置附加熱電偶,。
對于您想要在其他 AIN 通道上配置的任何其他熱電偶,,重復(fù)步驟 2-9。例如,,將 LJLogM 行 2Names 列設(shè)置為AIN2 以獲取熱電偶的原始熱電偶電壓AIN2,。此外,請確保更改# ChannelsLJLogM 以反映您想要進(jìn)行測量的行數(shù),。
11. 將數(shù)據(jù)記錄到文件,。
在 LJLogM 中獲取所有想要的熱電偶讀數(shù)后,您可以通過單擊LJLogM 中按鈕Write to File 附近的小單選按鈕開始將數(shù)據(jù)記錄到文件中,。這會將數(shù)據(jù)保存為制表符分隔的 ASCII 文件,,并在第一列中顯示時間戳。有關(guān)更多信息,,Exit 請參閱 LJLogUD和 LJLogM 時間戳頁面,。
進(jìn)一步
T7 兼容多種熱電偶類型,包括 B,、C,、E、J,、K,、N、R,、T 和 S,。如需最新列表,請參閱T 系列數(shù)據(jù)表的 AIN/AIN_EF 部分中的14.1.1 熱電偶節(jié),。如果您的應(yīng)用需要其他熱電偶類型,,
更詳細(xì)內(nèi)容請看北京迪陽公司官網(wǎng):weeaffairs.com
請告知我們。
多個熱電偶(2 至 42 個)
T7 能夠使用差分測量技術(shù)測量多達(dá) 42 個熱電偶,,當(dāng)與Mux80和任何必要的CB37擴(kuò)展板結(jié)合使用時。當(dāng)一次連接多個熱電偶時,,建議客戶將它們連接起來,,以便差分輸入可以進(jìn)行模擬測量。例如,,將熱電偶的正極引線連接到正模擬輸入通道,,然后將熱電偶的負(fù)極引線連接到負(fù)模擬輸入通道,。然后在負(fù)極引線和可用的 GND 端子之間連接一個電阻(值介于 10K 和 1M 之間)。使用差分輸入模式從多個熱電偶收集數(shù)據(jù)有助于解決幾個常見的熱電偶問題,,有關(guān)更多詳細(xì)信息,,請參閱通用熱電偶應(yīng)用說明中的“熱電偶問題”部分。 測量多個熱電偶時,,強烈建議避免問題 #5,。
有關(guān)哪些通道是正通道和負(fù)通道的更多信息,請查看 T 系列模擬輸入數(shù)據(jù)表頁面的“單端或差分”部分,。另請查看Mux80 數(shù)據(jù)表中的表 2 ,,了解有關(guān)正通道和負(fù)通道的通道映射/接線詳細(xì)信息以及T 系列設(shè)備數(shù)據(jù)表中的擴(kuò)展通道部分。
設(shè)備功能
T7 系列設(shè)備具有直接測量原始熱電偶信號所需的分辨率和放大率,。如果您為外部冷端溫度傳感器(例如LM34)保留 1 個通道,,并且不通過進(jìn)行差分測量來考慮任何常見的熱電偶問題,則單個 T7 本身可以測量多達(dá) 13 個熱電偶(您可能需要 CB37 ),。要處理更多信號,,可以輕松使用多個 T7(取決于軟件),或者您可以使用Mux80多路復(fù)用器板,,用單個 T7 處理多達(dá) 83 個熱電偶,。我們通常建議客戶堅持 42 個熱電偶的限制。
-Pro 設(shè)備具有 24 位低速 Sigma-Delta 轉(zhuǎn)換器,,非常適合熱電偶,。除了改進(jìn)的分辨率外,該轉(zhuǎn)換器還能出色地抑制 50/60 Hz 噪聲(ResolutionIndex = 11 或 12),,而噪聲是熱電偶應(yīng)用中的常見問題,。
請參閱熱電偶應(yīng)用說明主頁上的信息。特別是,,通讀并發(fā)癥 1-5,,決定要使用什么進(jìn)行 CJC,并盡可能避免并發(fā)癥 #5(接地環(huán)路),。
解決
分辨率和準(zhǔn)確度之間有何區(qū)別,?請參閱分辨率和準(zhǔn)確度應(yīng)用說明。
K 型熱電偶提供大約 37 μV/°C,。輸出為 -270 °C 時的 -6.458 mV 至 1372 °C 時的 +54.886 mV,。
T7 的最大 ResolutionIndex 為 8,T7-Pro 的最大 ResolutionIndex 為 12,,熱電偶使用的典型范圍為 ±100 mV,。從T7 用戶指南附錄 A-3-1來看,在 ±0.1 范圍內(nèi),,ResolutionIndex=8 時的典型設(shè)備分辨率約為 6.3 μV(無噪聲)和 1.3 μV(有效)(K 型為 0.2 和 0.04 °C),。ResolutionIndex=12 時,,約為 1.2 μV(無噪聲)和 0.2 μV(有效)(K 型為 0.03 和 0.005 °C)。有效數(shù)字意味著大多數(shù)樣本(1 個標(biāo)準(zhǔn)差)將落在該范圍內(nèi),。
請注意,,熱電偶發(fā)出的實際信號可能帶有實際噪聲,超出了上述設(shè)備本身的內(nèi)部噪聲,。T7-Pro 上的高分辨率 Sigma-Delta 轉(zhuǎn)換器具有出色的噪聲抑制能力,,尤其是在將 ResolutionIndex 設(shè)置為 12 時可抑制 50/60 Hz 噪聲。
還要注意,,空氣中的溫度往往會出現(xiàn)許多小的波動,。熱電偶信號上看似噪音的東西可能是真實的溫度變化。
準(zhǔn)確性
根據(jù)T7 用戶指南的附錄 A-3,,該設(shè)備在 ±0.1 V 范圍內(nèi)校準(zhǔn)到絕對精度為滿量程的 ±0.01%,。滿量程為 0.2 V,因此相當(dāng)于精度為 ±20 μV,,這相當(dāng)于K 型熱電偶的精度約為 ±0.5 °C,,這比熱電偶本身更精確(根據(jù)復(fù)雜因素 #4)。
熱電偶系統(tǒng)中還有其他誤差源,,特別是冷端溫度測量中的任何誤差都會反映為熱電偶溫度的誤差,。使用內(nèi)部溫度傳感器時,預(yù)計誤差約為 ±2.0 °C ,,如果使用常見的LM34CAZ傳感器,,則室溫下精度約為 ±0.5 °C。如果熱電偶的本地端溫度都相同,,則 CJC 誤差將對它們產(chǎn)生同等影響,,并且不會影響熱電偶之間的相對精度。
補充筆記
要配置 AIN0-AIN13 以外的模擬輸入,,您可以使用 Kipling 中的寄存器矩陣,,以編程方式進(jìn)行配置,例如使用我們的LJM 包裝器之一,,或者在 Windows 上,,您可以使用“其他實用程序應(yīng)用程序”頁面中的“AINEFConfigTool.exe” 。當(dāng)您想要為多個通道配置相同的 AIN_EF 設(shè)置時,,此工具非常有用,。
AIN_EF 與流模式采集不兼容,因此使用流模式時需要使用上面教程中提到的手動/傳統(tǒng)測量方法,。
如果您打算進(jìn)行程序控制,,請注意我們有各種語言的示例,例如C、Python 和 LabVIEW,。
如果您打算進(jìn)行程序控制,并且正在使用上述教程中提到的傳統(tǒng)/手動熱電偶測量方法,,請注意我們的TCVoltsToTemp函數(shù)可用于處理電壓到溫度的轉(zhuǎn)換,。