Temperatuur meten

Introductie

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

Gebruikte apparatuur

Dit voorbeeld gebruikt een Handyscope HS5 als meetinstrument. De Handyscope HS5 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 HS5 gemeten kan worden.

Dit voorbeeld gebruikt een PT100-temperatuursensor en bijbehorende adapter, die het signaal van de sensor in een meetbare 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. Open eerst het Objectscherm met de Object tree Objectscherm-knop. Maak dan de I/O door op I/O's te klikken in het Objectscherm en dan Versterking/Offset te kiezen. Sleep kanaal 1 van de scoop op de Versterking/Offset-I/O om de rtwee met elkaar te verbinden. Dubbel-klik tot slot op de Versterking/Offset-I/O om het instellingenscherm te openen.

Gain/Offset settings window

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. Vul bij Versterking in het instellingenscherm deze waarde in. Het is niet nodig de gewenste waarde uit te rekenen, de Versterking/Offset-I/O kan dit zelf, er kan bijvoorbeeld 1000, 1 / 0.001, 1/1m of 1k ingevuld worden.

Stel de offset in

In dit voorbeeld heeft de temperatuuradapter een uitgangsspanning van 0 mV bij 0 °C, wat betekent dat er 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 dit te bereiken moet de waarde -500m in het instellingenscherm bij Ingangsoffset ingevuld worden om de offset van 500 mV te compenseren.

Stel de meeteenheid in

De gemeten waarden zijn nu omgezet naar het juiste bereik, maar de oscilloscoop geeft nog steeds Volt en niet °C aan. Om dit te veranderen moet in het instellingenscherm van de Versterking/Offset-I/O bij Eenheid de waarde °C ingevuld worden.

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. Vul hiervoor in het instellingenscherm van de Versterking/Offset-I/O bij Alias de naam Temperature 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 HS5. Verbindt vervolgens 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 gestuurd. 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. Door de stream-modus is het mogelijk om de hele dag of langer te blijven meten.

Open het Instrument-instellingenscherm door in het Objectscherm op de Handyscope HS5 dubbel te klikken.

Instrument settings window

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 met de Stop button Stop-knop op de oscilloscoopbalk. Schakel daarna in het instellingenscherm de Meetmodus op Stream. 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 versturen. Temperatuurveranderingen zijn relatief langzaam, hierdoor hoeven we niet heel snel te meten. Een enkele waarde per seconde is al voldoende.

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 in het instellingenscherm bij Recordlengte de waarde 512 in te vullen. De samplefrequentie wordt ingesteld door in het instellingenscherm bij Sample-frequentie de waarde 512 in te vullen.

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 op I/O's te 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. Dubbel-klik tot slot op de Resampler-I/O om het instellingenscherm te openen.

Resampler settings window

Resample-ratio instellen

De Resampler zal de datastroom met een factor 512 moeten reduceren. Kies in het instellingenscherm van de Resampler-I/O voor de Modus de waarde Uit/In-verhouding. Vul daarna bij Uit/In-verhouding de waarde 1/512 in.

Resample-methode instellen

De Resampler-I/O kan op drie manieren de ingangsdata resamplen. Bij de methode Gemiddelde 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 Gemiddelde methode, die geselecteerd wordt door bij Methode in het instellingenscherm de knop Gemiddelde 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 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. Dubbel-klik op de Dataverzamelaar-I/O om het instellingenscherm te openen.

Data collectorsettings window

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 1800 samples, wat overeenkomt met 30 minuten. Vul in het instellingenscherm bij Datagrootte de waarde 1800 in.

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

Temperature measurement