NI 9211EおよびNI 9219Eでの等温エラーおよび冷接点補償(CJC)データのスケール



ハードウェア: Reconfigurable I/O (RIO)>>NI Single-Board RIO>>Analog Input>>NI 9211E, Reconfigurable I/O (RIO)>>NI Single-Board RIO>>Analog Input>>NI 9219E

問題:
NI 9211EおよびNI 9219Eで等温エラーを確認する方法はありますか?

解決策:
熱電対測定の確度は冷接点温度がどの程度正確に測定できるかに大きく依存します。NI 9211EおよびNI 9219Eの回路は冷接点温度の測定にサーミスタを使用しています。サーミスタはフロントコネクタの隣にあるため、冷接点がある端子付近の空気の温度を測定します。サーミスタと冷接点の温度の差を等温エラーといいます。

熱電対測定を行う場合、内部電源からの電力損失など、熱電対のワイヤやサーミスタの周辺の熱源や通風を最小限に抑えることが重要です。NI 9211およびNI 9219モジュールにはモジュールケースがあり、このケースがオンボードサーミスタ周辺の環境を安定化させるため等温エラーを最小限に抑えることができます。NI 9211EおよびNI 9219EはNI RIOプラットフォーム専用に開発されたボードのみのモジュールで、ケースはありません。したがって、モジュールの確度を検証するには、最終製品の状態で等温エラーをテストする必要があります。

等温エラーをテストし、等温エラーオフセット定数を決定する

ナショナルインスツルメンツでは、NI 9211およびNI 9219の等温エラーを標準のモジュールケースで完全にテストしています。サーミスタと各チャンネルの冷接点の温度の差をすべての標準的なユーザ構成の下で測定することで、等温エラーを確認します。この構成には、さまざまなシャーシ電源、隣接したモジュールの電力、スロット構成、およびモジュールの設置方向が含まれます。異なる構成におけるすべての等温エラーを集めて等温エラーの最大値と最小値の平均を取り、等温オフセット定数を計算します。正のオフセットは冷接点の温度がサーミスタの読み取り温度より低いことを示します。NIはモジュールの取扱説明書にある冷接点補償センサの確度仕様にこのオフセット定数からの最大等温エラー偏差を記述しています。

CJCデータのスケール

サーミスタの温度は、CJCチャンネルの電圧を抵抗に変換し、さらに抵抗を温度に変換することで計算できます。CJCチャンネルの電圧を求めるには、NI-RIOでキャリブレーションモードを未処理に設定し、モジュールからバイナリデータを受信します。バイナリ値を電圧に変換するには以下の式を使用します。

VT = (レンジ ÷2ビット数) x バイナリ
ここで、
    VT = サーミスタ電圧の読み取り値
    レンジ = 5 V(NI 9211EおよびNI 9219Eの両方とも同じ)
    ビット数 = 24(NI 9211Eの場合)、16(NI 9219Eの場合)
    バイナリ = モジュールから返されるCJCチャンネルのバイナリ数

次に、以下の式を使用して電圧を抵抗に変換します。

RT = RS x VT ÷ (VREF - VT)
ここで、
    RT = サーミスタ抵抗の読み取り値
    RS = 10 kΩ
    VT = サーミスタ電圧の読み取り値
     VREF = 2.5 V(NI 9211Eの場合)、5 V(NI 9219Eの場合)

最後に、Steinhart-Hart式を使用してサーミスタ抵抗を温度に変換します。この場合、サーミスタ温度の読み取り値が冷接点より高いため、Steinhart-Hart式から等温オフセットエラーを差し引きます。

T = [1 ÷ [A + B(ln(RT)) + C(ln(RT))-3]]-(273.15 + オフセット定数)
ここで、NI 9211EおよびNI 9219Eの場合は、
    T = サーミスタ温度(゚C)
    A =1.2873851 x 10-3
    B =2.3575235 x 10-4
    C =9.4978060 x 10-8
    RT = サーミスタ抵抗の読み取り値
    273.15 = ケルビンから摂氏への変換
    オフセット定数 = 等温オフセット定数(℃)

たとえば、CompactRIOシャーシ使用時、NI 9211のオフセット定数は+0.7℃、NI 9219のオフセット定数は+1.5℃です。


関連リンク:
技術サポートデータベース 3R27J3GH: What is CJC?
Developer Zoneサンプル: NI 9211E & 9219E CJC to Temp Conversion.vi


添付:





報告日時: 04/15/2009
最終更新日: 07/21/2009
ドキュメントID: 4WEE00P4