13. Co tenhle nástroj nepočítá, a zdroje
Nemodeluje se
- Termočlánek přesně. Používá se konstantní citlivost, ale skutečná závislost je polynom devátého stupně (NIST ITS-90). Přes stovky kelvinů je chyba jednotky procent. Pro pochopení studeného konce to stačí; pro měření ne.
- Samoohřev. Text ho popisuje, řešič ho nepočítá — vyžadoval by tepelný model senzoru a jeho okolí.
- Dynamika senzoru. Všechno je ustálený stav. Časová konstanta teplotního čidla v jímce bývá desítky sekund a v regulační smyčce je to nejdůležitější číslo ze všech.
- Šum podrobně. Šum je jedno číslo (efektivní hodnota). Rozdělení mezi tepelný, výstřelový a 1/f, ani spektrum, se neřeší.
- Reálné operační zesilovače. Zesílení je číslo. Vstupní offset, jeho drift, proudy vstupů a konečný CMRR jsou popsané, ne spočítané.
- Kalmanův filtr. Je zmíněný, ale implementovaný je jen komplementární.
- Konkrétní součástky. Nástroj počítá s parametry, ne s katalogovými typy — schválně, protože katalogová čísla zastarávají a princip ne.
Jak se to ověřovalo
Testy (test-sensors.cjs, 169 kontrol) používají čtyři různé opory:
- Publikované hodnoty. Pt100 je definovaný normou IEC 60751, takže 138,5055 Ω při 100 °C a 60,2558 Ω při −100 °C nejsou fitované, ale definiční hodnoty.
- Zpětné převody. Každý převod má inverzi a každá inverze se ověřuje proti své přímé variantě — včetně těch řešených půlením intervalu a Cardanovým vzorcem.
- Fit, který se musí zhroutit. Steinhart-Hart nafitovaný na tři body z čistě B-parametrické křivky musí dát C = 0. Kdyby byla algebra špatně, C by chybu pohltilo a fit by pořád procházel všemi třemi body. Sedí to na 10⁻¹⁵.
- Simulace tam, kde jde o chování: potlačení driftu komplementárním filtrem se měří jeho puštěním, ne tvrdí.
Zdroje
- IEC 60751 — Callendar–Van Dusen pro platinové odporové teploměry; odtud A, B, C i kontrolní hodnoty.
- J. S. Steinhart, S. R. Hart, Calibration curves for thermistors, Deep-Sea Research, 1968.
- NIST ITS-90 Thermocouple Database — přesné polynomy pro všechny typy.
- Ramón Pallás-Areny, John G. Webster, Sensors and Signal Conditioning — můstky, přístrojové zesilovače, rozpočty chyb.
- Analog Devices, Data Conversion Handbook — kvantování, ENOB, převzorkování.
- Walt Kester (ADI), Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning — proudová smyčka, stínění, zemnění.
Kam dál
- SemiLab — zesilovač za senzorem a proč se napětí PN přechodu hodí jako teploměr.
- BridgeLab — měření proudu v můstku a rušení, proti kterému se tady bráníme.
- ACLab — filtr podrobně, včetně Bodeho diagramu.
- BeamLab — co s naměřenou deformací dál.
- FilterLab a ControlLab — Kalmanův filtr a regulační smyčka. Zatím nepostavené.