Temperatuur meten

Introductie

TiePie engineering instrumenten kunnen gebruikt worden om langzaam veranderende fenomenen als bijvoorbeeld temperatuur over langere tijd te meten. Dit meetvoorbeeld toont hoe de Multi Channel oscilloscoop-software kan worden gebruikt om gedurende lange tijd temperatuur te meten en hoe de software is ingesteld om rechtstreeks temperatuur weer te geven in plaats van spanning.

Gebruikte apparatuur

Dit voorbeeld gebruikt een Handyscope HS3 als meetinstrument. De Handyscope HS3 is ontworpen om spanning te meten. Om toch temperatuur te meten is een temperatuursensor nodig die temperatuur omzet naar een spanning die door de Handyscope HS3 gemeten kan worden.

Dit voorbeeld gebruikt een PT100-temperatuursensor en bijbehorende adapter, die het signaal van de sensor in een bruikbare spanning omzet.

Deze sensor en adapter zijn niet verkrijgbaar bij TiePie engineering.

Temperature adapter

Instellen van de software

De temperatuuradapter vormt een koppeling tussen de temperatuursensor en de ingang van het meetinstrument. De specificaties van de adapter geven aan dat het temperatuurbereik van de adapter loopt van -40°C tot +250°C. Het uitgangsspanningsbereik loopt van -40 mV tot +250 mV. Dit houdt in dat voor elke °C temperatuurverandering, de uitgangsspanning 1 mV verandert en dat wanneer de temperatuur 0°C is, de uitgangsspanning 0 mV is.

Omzetten van de gemeten waarden

Wanneer het signaal van de adapter rechtstreeks wordt weergegeven, zal de oscilloscoop de spanning in Volt weergeven, niet de temperatuur in °C.

Om de gemeten waarden om te zetten wordt een Versterking/Offset-I/O gebruikt. Maak deze door met rechts op I/O's te klikken in het Objectscherm en dan Versterking/Offset te kiezen.

Stel de versterking in

Zoals eerder aangegeven heeft de temperatuuradapter een uitgangsgevoeligheid van 1 mV/°C. Om de gemeten waarden rechtstreeks in °C weer te geven moeten deze vermenigvuldigd worden met 1 / 0.001 = 1000. Klik met rechts op de Versterking/Offset-I/O en kies Versterking → Zelf instellen.... Het is niet nodig de gewenste waarde uit te rekenen, de Versterking/Offset-I/O kan dit zelf, er kan gewoon "1000", "1 / 0.001" of "1 / 1m" ingevuld worden.

Voer versterking in

Stel de offset in

In dit voorbeeld heeft de temperatuuradapter een uitgangsspanning van 0 mV bij 0 °C, wat betekent dat er in dit voorbeeld geen offset gecompenseerd hoeft te worden.

Als de temperatuuradapter echter een andere uitgangsspanning bij 0°C zou hebben, zou deze offset gecompenseerd moeten worden. Stel dat de uitgangsspanning van de adapter bij 0°C 500 mV zou zijn. In dat geval zou de uitgangsspanning gecompenseerd moeten worden door 500 mV van alle gemeten waarden af te trekken. Om dat te bereiken moet met rechts op de I/O geklikt worden en moet Ingangsoffset → Zelf instellen... gekozen worden. Vul dan "-500m" in om de offset van 500 mV te compenseren.

Voer offset in

Stel de meeteenheid in

De gemeten waarden zijn nu omgezet naar de juiste bereik, maar de oscilloscoop geeft nog steeds Volt en niet °C aan. Om dit te veranderen moet de Verstreking/Offset-I/O met rechts geklikt worden, Eenheid... gekozen worden en dan "°C" ingevuld worden.

Voer meeteenheid in

Stel de alias in

Om de herkenning van de diverse signalen die getoond kunnen worden te vereenvoudigen, kan een naam aan een I/O gegeven worden. Klik met rechts op de Versterking/Offset-I/O, kies Alias... uit het menu en voer (bijvoorbeeld) "Temperatuur" in.

Voer alias in

De Versterking/Offset-I/O is nu helemaal ingesteld om de gemeten spanningswaarden om te zetten naar temperatuurwaarden. Sluit de temperatuuradapter aan op kanaal 1 van de Handyscope HS3. Verbindt dan in de software kanaal 1 met de Versterking/Offset-I/O door kanaal 1 in het Objectscherm op de I/O te slepen en daar los te laten.

Meet over een langere tijd

Meten van temperatuurveranderingen houdt meestal een relatief langzame maar langdurige meting in. Hiervoor is meten in stream-modus nodig.

In stream-modus wordt een continue meting gestart. Tijdens deze meting worden regelmatig blokken met meetwaarden naar de computer verplaatst. Deze blokken zijn aansluitend, er zit geen tijd-gat tussen. De software kan deze blokken weer achter elkaar plaatsen, waardoor ze gecombineerd worden tot een lang blok van gemeten waarden.

Stream-modus instellen

Om het instrument in stream-modus te zetten moet een eventueel lopende meting eerst gestopt worden door het instrument op pauze te zetten. Klik daarna op de meetwijze-knop Block mode / Streaming mode op de instrumentbalk. Als het instrument nu gestart wordt, zal het een continue stroom van ononderbroken meetwaarden genereren.

Tijdbasis instellen

In stream-modus zal het instrument samplen op een vooraf ingestelde snelheid en iedere keer wanneer een bepaald aantal samples gemeten is, dit blok meetwaarden naar de computer verplaatsen. Temperatuurveranderingen zijn relatief langzaam

In dit voorbeeld is de grootte van het blok data ingesteld op 512 samples en de samplefrequentie op 512 Hz. Dit geeft een blok meetwaarden per seconde. De grootte van het blok wordt ingesteld met de recordlengte. Het kan veranderd worden door op de recordlengte-indicator op de instrumentbalk te klikken en een waarde te kiezen. De samplefrequentie kan ingesteld worden door op de bijbehorende indicator op de instrumentbalk te klikken en de gewenste waarde te kiezen.

Verminderen van de datastroom

We krijgen nu een blok van 512 meetwaarden iedere seconde, wat we willen reduceren tot een meetwaarde per seconde. Hiervoor wordt de Resampler-I/O gebruikt. Maak er een door I/O's te rechts-klikken in het Objectscherm en dan Resampler te kiezen. Verbind dan de Versterking/Offset-I/O met de Resampler-I/O door deze op de Resampler te slepen.

Resample-ratio instellen

De Resampler zal de datastroom met een factor 512 moeten reduceren. Rechts-klik de Resampler-I/O en kies Uit/In-verhouding → Zelf instellen... en vul dan "1/512" in.

Enter ratio

Resample-methode instellen

De Resampler-I/O kan op twee manieren de ingangsdata resamplen. Bij de methode Normaal neemt de resampler het eerste sample uit een blokje data en gebruikt dat als uitgangswaarde. Bij de methode Lineair bepaalt de resampler de gemiddelde waarde van een blok data en gebruikt dat als uitgangswaarde. Deze methode vormt automatisch ook een laagdoorlaatfilter op de data, wat eventuele ruis vermindert. Dit voorbeeld gebruikt de lineaire methode, die geselecteerd wordt door met rechts op de Resampler te klikken en dan Methode → Lineair te kiezen. Uit de Resampler komt nu een waarde per seconde.

De data verzamelen

Om alle (gereduceerde) data te verzamelen is een Dataverzamelaar nodig die gemaakt wordt door met rechts op I/O's te klikken en dan Dataverzamelaar te kiezen. Een Dataverzamelaar ontvangt blokken stream-data en "plakt" deze aan elkaar waardoor een groot aaneengesloten blok data ontstaat.

Verbind de Resampler-I/O met de Dataverzamelaar-I/O door deze op de Dataverzamelaar te slepen. De hoeveelheid data die de Dataverzamelaar kan bevatten is instelbaar, wij gebruiken in dit voorbeeld 2000 samples. Rechts-klik de Dataverzamelaar en kies Datagrootte → 2000 uit het popupmenu.

Maak een nieuwe grafiek aan en sleep de Dataverzamelaar er in.

Temperature measurement