9. DODATEK

s. 120

W dodatku omówiono programy komputerowe zastosowane do optymalizacji charakterystyk temperaturowych mostków kompensujących dryft zera oraz zakresu. Programy zostały napisane w języku Fortran i uruchomione na komputerze ODRA 1305.

9.1. Opis programu optymalizującego charakterystyki mostka kompensującego dryft zera

Charakterystyki mostka zera optymalizowano pod kątem minimalizacji nachylenia funkcji nieliniowości dzielnika rezystancyjno-termistorowego /rys. 32/ znajdującego się w każdej gałęzi mostka kompensacji zera. W dzielniku tym występują dwa warunki swobody. Jeden z nich, wartość rezystora $R_{1}$ , wykorzystywano w celu uzyskania wartości współczynnika dzielnikowania równej 0,5 /zerowe napięcie na potencjometrze P/ w temperaturze odniesienia $T_{3}$ . Drugi warunek swobody w postaci wartości rezystora $R_{2}$ wykorzystywano do minimalizacji nachylenia funkcji nieliniowości.

Wszystkie drukowane wyniki funkcji nieliniowości i nachylenia nieliniowości były odnoszone do szerokości zakresu pomiarowego przetwornika. Normalizację tę przeprowadzono przyjmując, że zmiana współczynnika dzielnikowania pomiędzy temperaturami 253K i 333K odpowiada 8% szerokości zakresu.

Danymi wejściowymi do programu były wartości rezystancji termistorów w temperaturach: $T_{1}$ = 253K, $T_{2}$ = 273K, $T_{4}$ = 293K, $T_{6}$ =313K, $T_{7}$ = 333K dla termistora o maksymalnej i minimalnej rezystancji w badanej partii, oraz wartości rezystancji hipotetycznego termistora o wartościach rezystancji równych średniej rezystancji termistorów w każdej temperaturze.

Uproszczona procedura obliczeń była następująca:

1. Załóż $T_{3}$ = 288K, $T_{5}$ = 298K, $R_{2}$ = 59Ω, dla średniej charakterystyki termistorów

2. Oblicz $R_{1}$ takie, aby współczynnik dzielnikowania WD = 0,5 w temperaturze T = $T_{3}$

s. 121

WD = \frac{U_{AB}}{U_{DB}}

3. Dla takiego $R_{1}$ oblicz WD w pozostałych sześciu temperaturach

4. Oblicz we wszystkich siedmiu temperaturach rzędne prostej mającej jednakowe wartości ze współczynnikiem WD w temperaturze $T_{3}$ i $T_{5}$

5. Oblicz różnice D współczynnika WD i rzędnych prostej z pkt. 4 w siedmiu temperaturach

6. Oblicz współczynniki równania prostych mających wspólne z różnicą D wartości w temperaturze 293K oraz w pozostałych sześciu temperaturach

7. Znajdź i zapamiętaj maksymalną wartość M modułu nachylenia sześciu prostych z pkt. 6

8. Powtórz 150 razy obliczenia z pkt. 2 ... 7 zmieniając wartość $R_{2}$ o +1% w każdym kroku

9. Oblicz wartość minimalną M w zbiorze 150-ciu wartości. Wydrukuj dla tej wartości wartość obliczonych rezystorów $R_{1}$ i $R_{2}$ .

10. Oblicz i wydrukuj, dla znalezionych wartości $R_{1}$ i $R_{2}$ różnicę D w siedmiu temperaturach dla wszystkich trzech charakterystyk termistorów, wydrukuj zakres zmian współczynnika WD pomiędzy temperaturami 253K a 333K oraz wartość modułu M.

11. Oblicz i wydrukuj wartość maksymalnej różnicy D dla dziesięciu wartości rezystora $R_{2}$ mniejszych od optymalnej i dla dziesięciu wartości rezystora $R_{2}$ większych od optymalnej, zmieniając każdorazowo wartość rezystora o 5Ω.

12. Powtórz obliczenia 2 .... 11 dla pozostałych siedmiu par temperatur $T_{o}$ - $T_{1}$ .

13. Drukuj maksymalną wartość D z pkt. 10 /nieliniowość/ funkcji par temperatur $T_{3}$ - $T_{5}$ .

s. 122

9.2. Opis programu optymalizującego charakterystyki mostka kompensującego dryft zakresu

Linearyzację napięcia $U_{AC_{1}}$ /rys. 35/ w funkcji temperatury przeprowadzono za pomocą procedury komputerowej analogicznej, jak w przypadku mostka korygującego dryft zera. Różnice polegały na innym warunku początkowym - dobierz rezystor $R_{1}$ tak, aby przy założonych $R_{3}$ , $R_{5}$ uzyskać względną zmianę napięcia $U_{AC}$ odniesioną do temperatury 293K równą 20% - oraz na innej procedurze poszukiwania ekstremum. Ponieważ po ustaleniu wartości $R_{1}$ występowały jeszcze dwa warunki swobody - wartości rezystorów $R_{3}$ , $R_{5}$ - wprowadzono cztery poziomy gęstości przeszukiwania. Na pierwszym poziomie program szukał minimalne nachylenia nieliniowości dla ośmiu wartości każdego z rezystorów zmienianych z ilorazem 1,64, zaczynając od 200 [?:blank space where a unit was expected]. Na drugim poziomie szukania minimalnego nachylenia rozpoczynasz od wartości poprzedzającej znalezioną wartość optymalną dla każdego rezystora i przeprowadzono również dla kolejnych ośmiu wartości z ilorazem 1,16. Na trzecim poziomie iloraz wynosił 1,04 a na czwartym, ostatnim poziomie 1,01.

W efekcie poszukiwań na każdym poziomie wyszukiwane było minimum ze zbioru 84-ch wartości.

Dla każdej z par temperatur $T_{3}$ - $T_{5}$ drukowane były obliczone optymalne wartości rezystancji $R_{1}$ , $R_{3}$ , $R_{5}$ oraz nieliniowość w funkcji temperatury dla tych wartości dla trzech charakterystyk termistorów. Ponadto drukowano nieliniowość dla 10 wartości mniejszych i 10-ciu wartości większych od obliczonych optymalnych wartości rezystorów $R_{3}$ i $R_{5}$ , oraz maksymalne nachylenie charakterystyki nieliniowości w funkcji par temperatur $T_{3}$ - $T_{5}$ .

Normalizację wyników przeprowadzano uwzględniając, że zmiana współczynnika dzielnikowania pomiędzy temperaturami 253K i 333K odpowiada 20% zakresu pomiarowego.