Інформаційно-вимірювальна система відтворення і передачі одиниці температури за допомогою цифрових термометрів і еталонних термопар

Abstract

Метою роботи є розробка інформаційно-вимірювальної системи відтворення та передачі одиниці температури, що забезпечує єдність вимірювань із оцінкою невизначеності результатів вимірювання. У роботі розглянуто питання єдності вимірювань температури, методики передачі розміру одиниці робочим засобам вимірювання. Розроблено структурну та функціональну схему ІВС на базі мікроконтролера ESP32. До складу системи входять: первинні вимірювальні перетворювачі (еталонна термопара та цифрові), термостат, аналоговий комутатор, АЦП, модуль компенсації температури холодного спаю, мікроконтролер ESP32 із вбудованими інтерфейсами, а також вбудовані засоби відображення та передачі даних. Виконано розробку програмного забезпечення в середовищі Arduino IDE мовою C++, що реалізує алгоритми зчитування даних з термопари і цифрового термометра, корекції систематичної похибки, обчислення невизначеності вимірювання типу A і типу B. Складено методику калібрування цифрових термометрів із використанням розробленої ІВС як засобу порівняння.

The purpose of the work is to develop an information and measuring system for reproducing and transmitting a unit of temperature, which ensures the unity of measurements with an assessment of the uncertainty of measurement results. The work considers the issue of the unity of temperature measurements, the methodology for transferring the size of the unit to working measuring instruments. A structural and functional diagram of the IMS based on the ESP32 microcontroller has been developed. The system includes: primary measuring transducers (reference thermocouple and digital), thermostat, analog switch, ADC, cold junction temperature compensation module, ESP32 microcontroller with built-in interfaces, as well as built-in data display and transmission tools. Software was developed in the Arduino IDE environment in C++, which implements algorithms for reading data from a thermocouple and a digital thermometer, correcting systematic errors, calculating type A and type B measurement uncertainties. A method for calibrating digital thermometers using the developed IBS as a comparison tool has been developed.