Встроенный датчик температуры в большинстве современных жёстких дисков может показывать неверные результаты. Разница между измеренной и фактической температурой может быть в 7-9 градусов Цельсия, а в некоторых случаях даже ещё больше.
Чтобы решить эту проблему, рекомендуется измерить фактическую температуру жёсткого диска с помощью внешнего инфракрасного термометра или лицевой панели с датчиком температуры. А затем установить разницу между измеренным значением и температурой, которую отображает Hard Disk Sentinel (по сообщению самого диска), как температурное смещение. Это называется калибровкой.
После измерения реальной температуры (термометром или другим внешним датчиком) смещение можно рассчитать путём вычитания значения, указанного программой из измеренного значения. Смещение может быть положительным (программа показывает меньшую температуру, чем реальная) или отрицательным (в противном случае).
Это смещение можно указать на вкладке S.M.A.R.T. жёсткого диска, выбрав атрибут № 194 (температура жёсткого диска) и используя кнопки + / – (нажав на число между этими знаками, можно непосредственно ввести значение смещения по Цельсию ).
Hard Disk Sentinel автоматически увеличивает (или уменьшает) все сообщённые значения температуры жёсткого диска согласно настроенным смещениям. Таким образом, правильная (реальная) температура будет отображаться в любом случае (например, при сравнении температуры жёсткого диска с пороговым значением, при сохранении отчётов и т.д.)
Примечание: если калибровка невозможна (компьютерный блок нельзя открывать), предполагаемое значение смещения можно определить, сравнивая первое отображённое значение температуры сразу после запуска компьютера со значением температуры окружающей среды (комната, офис). В это время центральный процессор, видеокарта или другие компоненты не слишком горячие и не влияют на значение температуры жёсткого диска. Конечно, это справедливо только если компьютеру было предоставлено достаточно времени, чтобы остыть до температуры окружающей среды (не включался около 8 часов).
Например, если температура жёсткого диска равна 17 градусов по Цельсию (сразу после запуска компьютера), а температура в помещении 22 градуса, то эта разница (5) может быть настроена как значение смещения (потому что жёсткий диск не может быть прохладнее, чем окружающая температура) . Это смещение лучше, чем ничего, но всё же внешний термометр необходим для определения надлежащего смещения температурного значения.
Примечание : температурное смещение должно определяться по Цельсию , независимо от выбранной единицы измерения температуры (по Цельсию или по Фаренгейту).
Примечание: незарегистрированная версия программы автоматически сбрасывает все значения смещения на 0, если пользователь перезагрузил Hard Disk Sentinel.
Теоретическая часть
Измерение температуры является наиболее массовым видом измерения. В повседневной практике используются миллионы термометров различных типов на различные диапазоны измерения температуры. Условно по диапазонам термометры можно разделить на следующие группы:
По реализации методов измерения температуры различают следующие методы, когда термометр приводится в непосредственный контакт с телом, температура которого измеряется, и неконтактные методы, когда источником информации о температуре объекта служит светимость, яркость или цвет объекта.
Контактные термометры для измерения комнатных и средних температур можно разделить на следующие типы:
Биметаллическая пластина – датчик температуры
Биметаллические датчики температуры очень удобны для автоматических регулирующих устройств и широко используются в различных терморегуляторах.
Термопары как датчики температуры. В этих термометрах о температуре судят по ЭДС, возникающей в цепи, состоящей из двух различных проводников, спаянных по концам. Если спаи поддерживать при разных температурах, в цепи (рис. 2) возникает ток, пропорциональный разности температур спаев.
Дифференциальная термопара.
Термосопротивления – датчики температуры в виде металлической проволоки, изменяющей электрическое сопротивление при изменении температуры. Зависимость сопротивления от температуры имеет вид:
где R T - сопротивление при температуре T 1 . R 0 – сопротивление при 0 0 C, a - температурный коэффициент положительный для металлов и отрицательный для графита.
Термометры для измерения низких температур, равно как пирометры и методы диагностики плазмы имеют целый ряд особенностей, сущность которых выходит за пределы поставленной конкретной задачи. Желающие могут ознакомиться с этим более подробно в специальной литературе.
Для понимания сущности поставленной в работе задачи следует подробно остановиться на точностных возможностях контактных термометров.
Наиболее точными из всех типов контактных термометров являются термопары сопротивления. Электрическое сопротивление некоторых металлов, например платины или родия очень стабильны во времени. Это даёт возможность отградуировать терморезистор с уверенностью, что его сопротивление при заданной температуре остаётся постоянным практически в течении всего срока службы термометра. Платиновые термометры сопротивления в измерительной и метрологической практике являются средством передачи размера единицы температуры от эталонов к рабочим средствам измерения, т.е. чаще всего используются как образцовые средства измерения.
Следующими по точности измерения температуры являются некоторые типы термопар. Например, термопара, изготовленная из платины (один из электродов) и сплав платины с 10% родия или с 15% родия (второй элемент термопары) имеет температурную зависимость ЭДС для различных экземпляров, воспроизводящуюся в 4 – 5 знаках. Такая точность гарантированна независимо от размеров термопары, от толщины электродов, от технологии изготовления проволоки и т.д.
Другие типы термопар, например, хромель – алюминий, хромель - …. медь – константан, железо константан и т.д. имеют большие абсолютные значения термо ЭДС, но нуждаются в индивидуальной калибровке, поскольку свойства таких термопар индивидуальны для каждого датчика.
Волюметрические термометры как правило позволяют измерять температуру с погрешностью 0,1 – 0,05 0 С, т.е. гарантируют точность в 1 – 2 знаках после запятой. По этой причине волюметрические приборы используются в большинстве своём в рутинных повседневных измерениях, когда указанная точность является достаточной. Это имеет место при измерениях температуры в помещениях, на улице, при контроле технологических процессов и т.д.
Дилатометрические термометры имеют погрешности измерений на уровне 1 – 2 0 С и по этой причине используются в измерениях, не требующих большой точности. Если речь идёт о регулировании температуры в морозильных камерах, в системах охлаждения двигателей, при нагревании воды и в других аналогичных задачах, то дилатометрические термометры оказываются наиболее предпочтительными ввиду их высокой механической прочности, долговечности, надёжности. Эти качества являются причиной того, что дилатометрические термометры или дилатометрические датчики установлены во многих системах автоматического регулирования температуры - в холодильниках, в автомобилях, в машинах и механизмах, когда требуется информация о температуре.
Завершая краткий обзор контактных методов измерения температуры, напомним основные метрологические категории в любом виде измерений. Начнём с определений:
Процесс передачи размера единицы может осуществляться с использованием образцовой меры или сравнением (компарированием) показаний рабочего прибора с показаниями образцового прибора. Калибровка и градуировка термометров может также осуществляться:
Цель работы и описание измерительной установки
Целью данной работы являются ознакомление с метрологическими аспектами температурных измерений – с процедурой передачи размера единицы термодинамической температуры от образцового термометра к рабочему прибору. В качестве образцового средства измерения выбран платиновый термометр сопротивления, аттестованный с погрешностью 0,05 0 С. Рабочим средством измерения служит термосопротивление, предназначенное для использования в термометрах с погрешностью измерения 0,1 0 С. Методом передачи размера единицы служит компарирование – сравнение измерительного сигнала с платинового терморезистора с терморезистором из меди.
Другой целью работы является калибровка рабочего терморезистора и определения для него температурного коэффициента l в формуле 1.
В качестве исходной информации используется паспортное значение сопротивления платинового датчика температуры в диапазоне от –50 0 С до 200 0 С. Эти данные приведены в таблице 1 и изображены на графике на рис. 3.
Сопротивление платинового датчика температуры в диапазоне – 50 0 С - +200 0 С. Паспортные данные.
NTC (терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом) и PTC (терморезисторы с положительным температурным коэффициентом) являются термозависимыми резисторами. Чтобы измерить сопротивление, его включают последовательно с обычным резистором и измеряют падение напряжения на нем. Пример схемы подключения находится здесь.
Микросхема, выдающая 10мВ на каждый градус Кельвина. Доступна в различных исполнениях. Примеры схем подключения приведены в даташите; схема работы с компаратором (вместо "правильного" АЦП) находится здесь.
Точность 1 градус (при 25°C) даже без калибровки
в случае длинных соединительных проводов наводится слишком много пульсаций
Микросхема, подобная LM335, с той разницей, что ток, протекающий через микросхему, пропорционален температуре. С помощью "схемы" (два сопротивления) из даташита можно изменить ток таким образом, что на каждый градус Кельвина будет выдаваться 1 мВ. Так как преобразование тока/напряжения происходит на плате (и следовательно, вблици от АЦП) и измерение производится с помощью тока, то помехи из-за пульсаций в сети значительно меньше, чем в случае LM335
точность 1° (при 25°C) даже без калибровки
относительно низкая цена (Reichelt 0,90 EUR)
необходим АЦП
DS1621 - это температурный сенсор, объединенный с АЦП. Он передает результаты измерений по шине I2C. Схема электронного термометра с использованием этой микросхемы находится здесь.
Преимущества:
уже откалиброван
не нужен АЦП
так как I2C является шиной, с помощью всего двух портов ввода-вывода можно подключить и использовать несколько DS1621 и других I2C-микросхем
LM75 подобна DS1621, но доступна только в SMD-корпусе и имеет более низкую точность. Однако, его чаще можно увидеть на системных платах ПК, так что при разборке старой машины можно бесплатно получить термосенсор в свое распоряжение. Схема подключения находится здесь.
относительно дорогой (Reichelt 5,45 EUR)
SHT11 - это сенсор температуры и влажности от Sensirion .
Тип датчика температуры SKS Sensors® представлен набором символов - кодом. Код для каждого типа датчика указан в документации по продукции, см. информацию по отдельным типам от 1 до 22 в разделе Продукция > Датчики температуры .
Создайте свой код продукта SKS Sensors ® с инструментом подбора продукции
Вы можете создать пошагово правильный код продукта для вашего применения, выбирая последовательно свойства и указывая основные данные по размерам в соответствующие поля инструмента подбора продукции.
Если вам требуется помощь в переводе старого типа датчика на новый, просим обращаться к вашему дилеру датчиков SKS Sensors ® .
При выпуске из производства встроенный в амперометрический сенсор датчик температуры калибруется по методике, алгоритм выполнения которой записан в служебном меню анализатора. Прибегать к калибровке датчика температуры следует только при замене сенсора на новый. В этом случае подключите новый сенсор к измерительному устройству и включите анализатор. Для проведения калибровки датчика температуры Вам необходимо собрать установку показанную на рисунке. С помощью этой установки необходимо обеспечить три отметки шкалы температуры в диапазоне 5 -50 о С. Если в вашей лаборатории нет термостата, можно три отметки шкалы температуры обеспечить более простым способом. Для этого Вам необходим термос, стакан с дистиллированной водой комнатной температуры и пластиковый стакан со льдом. В термос налейте дистиллированную воду подогретую до 50 +5 о С. В стакане со льдом выполните отверстие диаметром 10 мм. Для увеличения диаметра этого отверстия до 16 мм залейте в него теплой воды. Через 5-10 минут вода в лунке будет иметь температуру таяния льда ~ 0 о С.
Для проведения калибровки датчика температуры необходимо перейти в служебное меню калибровок. Для этого войдите в меню Калибровок и, удерживая клавишу «ВНИЗ», нажать клавишу «ВВОД». В появившемся служебном меню, выберите опцию «ТЕМПЕРАТУРЫ», нажмите «ВВОД».
В открывшемся окне выберите опцию «Нижней точки» и нажмите «ВВОД».
Погрузите сенсор и образцовый термометр в термостатируемый стакан с температурой нижней отметки шкалы: 5+1 о С или в лунку в стакане со льдом.
В открывшемся окне введите температуру нижней точки с помощью клавиш перемещения курсора и нажмите «ВВОД».
После сообщения об успешной калибровке нижней точки на экране вновь появится меню калибровки датчика температуры. Выберите опцию «Верхней точки» и нажмите «ВВОД».
Погрузите сенсор и образцовый термометр в термостатируемый стакан или термос с температурой верхней отметки шкалы и, дождавшись установления показаний термометра, нажмите «ВВОД».
Считайте показание образцового термометра и с помощью клавиш перемещения курсора введите это значение.
сообщения об успешной калибровке верхней точки на экране вновь появится меню калибровки датчика температуры. Выберите опцию «Поправка Т» и нажмите «ВВОД».
Выполните инструкцию показанную на дисплее анализатора и нажмите «ВВОД».
Дождитесь установления показаний термометра и нажмите «ВВОД».
Считайте показание температуры с образцового термометра и введите это значение с клавиатуры. Нажмите «ВВОД».
Для определенных целей регулирования, например для регулирования нагревательной установки, бывает важно измерять разность температур. Это измерение может быть осуществлено, в частности, по разности между наружной и внутренней температурой или температурой на входе и выходе.
Рис. 7.37. Измерительный мост для определения абсолютных значений температуры и разности температур в 2-х точках; U Br – напряжение моста.
Принципиальное устройство измерительной схемы показано на рис. 7.37. Схема состоит из двух мостов Уитстона, причем используется средняя ветвь (R3 – R4) обоих мостов. Напряжение между точками 1 и 2 указывает разность температур между Датчиками 1 и 2, тогда как напряжение между точками 2 и 3 соответствует температуре Датчика 2, а между точками 3 и 1 - температуре Датчика 1.
Одновременное измерение температуры Т 1 или Т 2 и разности температур Т 1 – Т 2 важно при определении термического КПД тепловой машины (процесс Карно). Как известно, коэффициент полезного действия W получается из уравнения W = (Т 1 – Т 2)/Т 1 = ∆Т)/Т 1 .
Таким образом, для определения нужно только найти отношение двух напряжений ∆U D 2 и ∆U D 1 между точками 1 и 2 и между точками 2 и 3.
Для точной настройки описанных приборов, предназначенных для измерения температуры, нужны довольно дорогие калибровочные устройства. Для области температур 0...100°С в распоряжении пользователя имеются вполне доступные опорные температуры, так как 0°С или 100°С по определению являются соответственно точками кристаллизации пли кипения чистой воды.
Калибровка по 0°С (273,15°К) осуществляется в воде с тающим льдом. Для этого изолированный сосуд (например, термос) заполняют сильно измельченными кусками льда и заливают водой. Через несколько минут в этой ванне устанавливается температура, точно равная 0°С. Погрузив датчик температуры в эту ванну, получают показания датчика, соответствующие 0°С.
Аналогично действуют и при калибровке по 100°С (373,15 К). Металлический сосуд (например, кастрюлю) наполовину заполняют водой. Сосуд, разумеется, не должен иметь никаких отложений (накипи) на внутренних стенках. Нагревая сосуд на плитке, доводят воду до кипения и тем самым достигают 100-градусной отметки, которая служит второй калибровочной точкой для электронного термометра.
Для проверки линейности калиброванного таким образом датчика необходима, по меньшей мере, еще одна контрольная точка, которая должна быть расположена как можно ближе к середине измеряемого диапазона (около 50°С).
Для этого нагретую воду снова охлаждают до указанной области и ее температуру точно определяют с помощью калиброванного ртутного термометра, имеющего точность отсчета 0,1°С. В области температур около 40°С для этой цели удобно применять медицинский градусник. Путем точного измерения температуры воды и выходного напряжения получают третью опорную точку, которая может рассматриваться как мера линейности датчика.
Два различных датчика, откалиброванные вышеописанным методом, дают совпадающие показания в точках Р 1 и Р 2 , несмотря на их различные характеристики (рис. 7.38). По дополнительное измерение, например температуры тела, выявляет нелинейность характеристики В датчика 2 в точке Р 1 . Линейная характеристика А датчика 1 в точке Р 3 соответствует точно 36,5% полного напряжения в измеряемом диапазоне, тогда как нелинейная характеристика В соответствует явно меньшему напряжению.
Рис. 7.38. Определение линейности характеристики датчика с диапазоне 0...100ºС. Линейная (А ) и нелинейная (В ) характеристики датчиков совпадают в опорных точках 0 и 100ºС.
=======================================================================================
Датчики температуры из платины и никеля
Термопары
Кремниевые датчики температуры
Интегральные датчики температуры
Температурный контроллер
Терморезисторы с отрицательным ТКС
Терморезисторы с положительным ТКС
Датчик уровня на основе терморезистора с положительным ТКС
Измерение разности температур и калибровка датчиков
ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ, РАСХОДА И СКОРОСТИ
Как и датчики температуры, датчики давления относятся к наиболее широкоупотребительным в технике. Однако для непрофессионалов измерение давления представляет меньший интерес, так как существующие датчики давления относительно дороги и имеют лишь ограниченное применение. Несмотря на это, рассмотрим некоторые варианты их использования.
Согласовано Утверждаю
Руководитель ГЦИ СИ Директор
Зам. Директора ФГУ ВЦСМ
__________ __________
Методика калибровки
датчиков температуры серии КДТ.
Разработал
Гл. технолог ООО«КОНТЭЛ»
Методика калибровки датчиков температуры
КДТ-50, КДТ-200 и КДТ-500.
1. Перед началом калибровки проверить соответствие расположенных на плате компонентов по сборочному чертежу: КДТ50.02.01СБ – для датчиков КДТ-50; КДТ200.02.01СБ – для датчиков КДТ-200; КДТ500.02.01СБ – для датчиков КДТ-500.
2.Калибровка электронного блока датчиков КДТ-50 и КДТ-200.
2.1.Подключить к плате источник питания и эквивалент термометра – сопротивления ТСМ-100 согласно рис.1.
DIV_ADBLOCK62">
2.3.Последовательность операций регулировки.
2.3.1.Установить на вольтметре режим «U=» и предел измерения, соответствующий значению «три знака после запятой».
2.3.2.Установить на эквиваленте ТСМ нижнее значение измеряемой температуры: для КДТ-50–«-500С», для КДТ-200 - «00С».
2.3.3.Подать напряжение питания.
2.3.4.Вращением подстроечного резистора RP1 установить значение выходного тока 4 mA (показания вольтметра 0,400).
2.3.5.Установить на эквиваленте ТСМ верхнее значение измеряемой температуры: для КДТ-50–«+500С», для КДТ-200 - «+2000С».
2.3.6.Вращением подстроечного резистора RP2 установить значение выходного тока 20 mA (показания вольтметра 20,00).
2.3.7.Повторять операции п. п.2.3.4 и 2.3.6 до установления выходного тока соответствующего диапазону
измеряемой температуры в пределах погрешности, не превышающей 0,25% .
2.3.8.Проверить линейность по промежуточным точкам.
2.3.9.Соответствие измеряемой температуры (эквивалентного значения сопротивления) и выходного тока приведены в Приложении 1.
3.Калибровка датчиков температуры КДТ-500.
3.1.Подключить к плате источник питания и эквивалент термометра – сопротивления Pt-100 согласно рис.2.
Полярность подключения источника питания значения не имеет.
-Эквивиалент Pt 100 - специальный магазин сопротивлений, имитирующий термометр-сопротивление типа Pt-100;
-V - Цифровой вольтметр типа В7-40;
-R н – катушка электрического сопротивления Р331;
-ИП – источник постоянного тока стабилизированный типа Б5-45.
3.2.Последовательность операций калибровки.
Ввиду отсутствия в изделии регулировочных элементов операция калибровки сводится к проверке работоспособности и линейности преобразования сопротивления в ток.
3.2.1. Установить на вольтметре режим «U=» и предел измерения, соответствующий значению «три знака после запятой».
3.2.2. Установить на эквиваленте Pt-100 нижнее значение измеряемой температуры: «00С».
3.2.3. Подать напряжение питания.
3.2.4.Показания вольтметра должны соответствовать 4 mA +/-0,25% (показания вольтметра 0,400).
3.3.5.Установить на эквиваленте Pt-100 верхнее значение измеряемой температуры: «+5000С».
3.3.6. Показания вольтметра должны соответствовать 20mA +/-0,25% (показания вольтметра 20,00).
3.3.7.Проверить линейность по промежуточным точкам.
3.3.9.Соответствие измеряемой температуры (эквивалентного значения сопротивления) и выходного тока приведены в Приложении 2.
Примечание. Схема датчика температуры КДТ-500 рассчитана на работу совместно с Pt-100 с W100=1.3910. Применение термометра-сопротивления с W100=1.3850 приводит к увеличению основной погрешности до 0,8% в середине диапазона.
4.После регулировки платы датчиков покрываются лаком. Рекомендуемое время сушки – 2 суток.
После сушки платы подлежат обязательной перепроверке с целью коррекции выходного тока. Во время этой операции достаточно проверить датчик на краях диапазона.
Исполнитель________
Приложение 1
Соответствие температуры, эквивалентного сопротивления и выходного тока датчиков температуры КДТ-50.
Соответствие температуры, эквивалентного сопротивления и выходного тока датчиков температуры КДТ-200.
При отсутствии эквивалента ТСМ-100 следует применить магазин сопротивлений МСР-63 или аналогичный.
Приложение 2
Соответствие температуры, эквивалентного сопротивления и выходного тока датчиков температуры КДТ-500.
(для W100=1.3850)
При отсутствии эквивалента Pt-100 следует применить магазин сопротивлений МСР-63 или аналогичный.