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摘要:本设计指南探讨了信号调理、调整和校准电路,用于修正系统误差,从而以合理的成本确保工业设备安全、精确。校准部分讨论了利用最终测试补偿元件误差,通过上电自测试和连续/周期性地校准提高系统可靠性,利用全电子电路替代机械调理实现高精度自动调整的可行性以及数字校准中精密基准的折中选择。 利用电子校准确保工业设备准确、安全并经济 工厂建设需要安全保障,客户期待高品质产品,这就需要高精度的制造设备。同时,还必须保持合理的设备价格。那么,制造商如何以合理的价格提供“完美”的设备? 答案非常简单,即校准功能。电气校准能够对现场设备进行远程校准和测试,例如传感器、阀门和执行装置。由于现场设备和可
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工业电子中的工业设备设计中的电子校准和生产误差修正方法工业电子中的工业设备设计中的电子校准和生产误差修正方法
摘要:本设计指南探讨了信号调理、调整和校准电路,用于修正系统误差,从而以合理的成本确保工业设备安
全、精确。校准部分讨论了利用最终测试补偿元件误差,通过上电自测试和连续/周期性地校准提高系统可靠
性,利用全电子电路替代机械调理实现高精度自动调整的可行性以及数字校准中精密基准的折中选择。 利
用电子校准确保工业设备准确、安全并经济 工厂建设需要安全保障,客户期待高品质产品,这就需要高精
度的制造设备。同时,还必须保持合理的设备价格。那么,制造商如何以合理的价格提供“完美”的设备? 答案非
常简单,即校准功能。电气校准能够对现场设备进行远程校准和测试,例如传感器、阀门和执行装置。由于现
场设备和可
摘要:本设计指南探讨了信号调理、调整和校准电路,用于修正系统误差,从而以合理的成本确保工业设备安全、精确。
校准部分讨论了利用最终测试补偿元件误差,通过上电自测试和连续/周期性地校准提高系统可靠性,利用全电子电路替代机
械调理实现高精度自动调整的可行性以及数字校准中精密基准的折中选择。
利用电子校准确保工业设备准确、安全并经济
工厂建设需要安全保障,客户期待高品质产品,这就需要高精度的制造设备。同时,还必须保持合理的设备价格。那么,
制造商如何以合理的价格提供“完美”的设备? 答案非常简单,即校准功能。电气校准能够对现场设备进行远程校准和测试,例
如传感器、阀门和执行装置。由于现场设备和可编程逻辑控制器(PLC)的尺寸受限,需要利用小尺寸电子校准器件的优势。
所有实用部件,包括机械和电子部件,都具有生产容限。容差越宽松,部件的制造成本就越低。把部件集成到系统时,个
体误差之和构成系统的总体误差。通过合理的调节、调整和校准电路设计,能够在一定程度上修正这些系统误差,从而使设备
运行安全、准确且经济。
校准能够在许多领域降低系统成本,可以消除制造误差并允许使用低成本元件、缩短测试时间、提高用户满意度、降低产
品返修率、降低担保费用,还有助于加快产品交付。
数控校准装置和电位器(pot)正逐渐替代多数工厂配置所采用的机械式电位器。这种数字方法能够获得更高可靠性并有助
于改善操作人员的安全性。可靠性的提高降低了产品的赔偿责任风险。另一优势是,通过消除人为误差可有效缩短测试时间并
消除了相关的劳务费用。自动测试设备(ATE)可以快速、准确并重复执行测试操作,此外,数字器件能够工作在布满灰尘、污
垢和潮湿的环境下,而机械式电位器在这样的工作环境下很容易失效。
测试和校准应用分为三个主要领域:生产线最终测试、定期自检和连续监测及重新调整。实际产品可能采用上述所有或部
分测试方法。
通过最终测试校准补偿部件误差
在最终测试校准中可以修正多部件组合产生的误差。校准被测单元(DUT)时,可能需要进行一项或多项调整,以满足厂商
的技术指标要求。
下面介绍一个简单的示例,假设设备的伺服电路采用了容差为5%的电阻。设计中,我们对电流进行仿真并进行Monte
Carlo试验。也就是说,我们在容差限值范围内随机修改电阻值,观察对输出信号的影响。得到了一组模拟测试曲线,表明电
阻容差所产生的最严重的误差。根据这一结论,设计人员决定在最终测试期间对现有电路进行失调和量程(增益)校准,以满足
系统的技术指标。由此,我们对产品进行最终调试测量,并让一个操作人员使用两个机械式电位器设置量程和失调。完成校准
后,进一步考查我们已经解决了问题还是简单地隐藏了问题,或者在系统中增添了更大的未知因素?
经验丰富的产品工程师都了解人为误差是一个现实存在的问题。一个最好的解决方案可能由于一次意外过失而毁于一旦。
让操作人员执行单调乏味的重复性任务也是自找麻烦。更好的方式是自动完成这样的任务。电子校准装置能够实现快速自动测
试、提高可重复性、降低成本,并通过消除人为误差提高系统安全性。
通过上电自检和连续/周期性校准提高可靠性和长期稳定度
在最终产品测试期间对产品进行校准,并在系统上电时利用这些校准数据,可以补偿生产误差。现场的环境参数同样需要
测试和校准。这些环境因素包括:温度、湿度和电路元件老化(漂移),这些因素会产生信号量程和失调误差。有些电路包含控
制或平均信息,系统定期存储这些信息。这些因素都能够利用上电自检、周期性地或连续检测加以解决。现场测试可以是简单
地测量温度并进行相应补偿,也可以更加复杂。
许多产品都带有内部微处理器,有助于测试。例如,称重设备可以补偿产品包装的重量,例如塑料袋或玻璃瓶。为了准确
测量材料的净重,需要从毛重减去包装材料的重量(皮重)。不同的生产流程或不同的供应商使得包装材料的重量随时发生变
化,这就要求系统能够随时更新皮重或容器重量。
另一示例是利用开关将放大器输入对地短路,测量失调电压。该过程可在上电自检期间完成,用于补偿元件老化产生的误
差。也可以周期性执行该操作,补偿温漂。如果温漂具有周期性和可重复性,微控制器即可以开环方式测量并控制校准装置。
将已知信号输入到前级设备并测量相应的输出电平,即可校准增益误差,可以在上电或工作的间歇期执行该操作。
利用校准DAC和电位器实现精确的自动调整
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