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精准测量 | 如何减少电阻Rin的误差?

2025-01-10 来源: YIQIFUWU宜器服务网 阅读量 :

无纸记录仪GP20搭配模拟输入模块能够测量DC电压、DC电流、热电偶、RTD、接点(半导体继电器扫描型)等等,根据设定采集间隔,采集瞬时的电压值,测量精度最大范围内可达±(读数的0.01%+5μV)。


接下来的内容我们先了解一下GP20采集直流电压和直流电流的内部原理。

 1、采集直流电压


GP20测量直流电压时的电路图如下图所示:


1. 采集直流电压.png


测量的是分压器输出的直流电压,H、L是GP20输入端子,分压器的内部电阻R2与模拟输入模块中的输入电阻Rin并联,这样将会出现一个新的组合电阻R',进而影响到测量电压Vm产生测量误差。

观点1:假如分压器的R1、R2分别为1MΩ与1KΩ,输入电阻为1MΩ,由此可得出以下公式:

测量电压Vm=Vo×R'/(R1+R')

R'=1KΩ×1MΩ/(1KΩ+1MΩ)≈999Ω(下降约0.1%)


根据上述公式可知:基于R2下降了大约1KΩ的0.1%,所以测量电压也下降了0.1%。在被测物不变前提下,Rin大小影响了测量精度。如电压量程选择1V以下,Rin大小在10MΩ以上(测量量程与输入电阻Rin关系在文章末尾有显示)。根据上式计算R'可得R'≈999.9Ω,下降约0.01%,因为R2电阻值下降约0.01%以下,因此测量电压Vm的下降电压大概为0.01%。


 2、采集直流电流

有两种测量直流电流方法:一是采用电流输入型(GX90XA-10-C1)模块,第二种则是用直流电压量程搭配分流电阻使用,各自电路图如下所示:


1736473705934770.png


上图中标注的H、L为模块输入端子,电流(mA)输出方式,直接串入直流电流便可。通用型方式,需要接外部分流电阻,可看到外部分流电阻与输入电阻并联,在此要着重查看Rin对外部分流电阻影响。

案例:使用电流输入型模块,选择输入4-20mA与使用通用型模块直流电压6V量程和分流电阻250Ω进行测量的情况下,直流电压6V量程,输入电阻Rin约1MΩ,作用在外部分流电阻上,产生一个组合电阻是250Ω×1MΩ/(250Ω+1MΩ)≈249.938Ω。约下降0.025%。电流输入型模块(C1),去除了1MΩ电阻影响,同时也去除了0.025%的下降。


根据上面两个案例可知,不管分流电阻如何精确,但基于输入电阻Rin影响都会产生误差,除此之外还应要注意用串入分流电阻方式测电流时,要注意电阻值范围,根据要求选择10~250Ω。

*补注:输入电阻Rin大小受电压量程影响,其关系如下图所示:


电压量程.png

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