無(wú)紙記錄儀GP20搭配模擬輸入模塊能夠測(cè)量DC電壓、DC電流、熱電偶、RTD、接點(diǎn)(半導(dǎo)體繼電器掃描型),依靠設(shè)定采集間隔,采集瞬時(shí)的電壓值,測(cè)量精度最高可達(dá)±(讀數(shù)的0.01%+5μV)。但是其工作原理是怎樣的呢?以GP20為例一起來(lái)認(rèn)識(shí)下吧。
GP20進(jìn)行直流電壓時(shí)的電路圖如下所示:
上述所示測(cè)量的是分壓器輸出的直流電壓,H、L是GP20輸入端子,在分壓器的內(nèi)部電阻R2與模擬輸入模塊中的輸入電阻Rin并聯(lián),將產(chǎn)生一個(gè)新的組合電阻R',從而促使測(cè)量電壓Vm發(fā)生測(cè)量誤差。舉例如下:
假如設(shè)定分壓器的R1、R2分別為1MΩ和1KΩ,但是輸入電阻為1MΩ將得出一個(gè)公式,如下所示:
測(cè)量電壓Vm=Vo×R'/(R1+R')
R'=1KΩ×1MΩ/(1KΩ+1MΩ)≈999Ω(下降約0.1%)
由上述內(nèi)容可以得出以下結(jié)論:由于R2下降了大約1KΩ的0.1%,所以測(cè)量電壓也下降了0.1%。在被測(cè)物不變的前提下,Rin大小將會(huì)影響測(cè)量精度。如果電壓量程選擇1V以下,Rin大小在10MΩ以上(測(cè)量量程和輸入電阻Rin兩者間的關(guān)系在文末)。按照上式計(jì)算R'可得R'≈999.9Ω,下降約0.01%,因?yàn)镽2電阻值下降約0.01%以下,所受影響的測(cè)量電壓Vm同樣也是下降約0.01%。
測(cè)量直流電流方法有兩類(lèi):一個(gè)是使用電流輸入型(GX90XA-10-C1)模塊,另外一類(lèi)是用直流電壓量程搭配分流電阻使用,電路圖分別如下:
如上所示H、L為模塊輸入端子,電流(mA)輸出方式,直接串入直流電流即可。通用型方式,應(yīng)要接外部分流電阻,能夠看到外部分流電阻與輸入電阻并聯(lián),在此應(yīng)要注意Rin對(duì)外部分流電阻產(chǎn)生的影響。舉例如下:
采用電流輸入型模塊,選擇輸入4-20mA與使用通用型模塊直流電壓6V量程及分流電阻250Ω進(jìn)行測(cè)量時(shí),直流電壓6V量程,輸入電阻Rin約1MΩ,作用在外部分流電阻上,產(chǎn)生一個(gè)組合電阻是250Ω×1MΩ/(250Ω+1MΩ)≈249.938Ω。約下降0.025%。電流輸入型模塊(C1),去除了1MΩ電阻影響,同樣是去除了0.025%的下降。
經(jīng)過(guò)上面的問(wèn)題可以知道,不論分流電阻怎樣精確,可輸入電阻Rin影響都將產(chǎn)生誤差,同時(shí)還應(yīng)注意用串入分流電阻方式測(cè)電流時(shí),在此要注意電阻值范圍,按照要求選擇10~250Ω。輸入電阻Rin大小受電壓量程影響,關(guān)系圖如下所示: