চাপ সেন্সরের ত্রুটি ক্ষতিপূরণ

যুক্তিসঙ্গত ত্রুটি ক্ষতিপূরণচাপ সেন্সরতাদের আবেদনের মূল চাবিকাঠি। চাপ সেন্সরগুলিতে মূলত সংবেদনশীলতা ত্রুটি, অফসেট ত্রুটি, হিস্টেরেসিস ত্রুটি এবং লিনিয়ার ত্রুটি থাকে। এই নিবন্ধটি এই চারটি ত্রুটির প্রক্রিয়া এবং পরীক্ষার ফলাফলগুলিতে তাদের প্রভাব প্রবর্তন করবে। একই সময়ে, এটি পরিমাপের নির্ভুলতা উন্নত করতে চাপ ক্রমাঙ্কন পদ্ধতি এবং অ্যাপ্লিকেশন উদাহরণগুলি প্রবর্তন করবে।

বর্তমানে, বাজারে বিভিন্ন ধরণের সেন্সর রয়েছে, যা ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের সিস্টেমের জন্য প্রয়োজনীয় চাপ সেন্সরগুলি চয়ন করতে দেয়। এই সেন্সরগুলিতে অন-চিপ সার্কিট সহ সর্বাধিক বেসিক ট্রান্সফর্মার এবং আরও জটিল উচ্চ ইন্টিগ্রেশন সেন্সর উভয়ই অন্তর্ভুক্ত। এই পার্থক্যের কারণে, ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের অবশ্যই চাপ সেন্সরগুলিতে পরিমাপের ত্রুটিগুলির জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য প্রচেষ্টা করতে হবে, যা সেন্সরগুলি নকশা এবং প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে তা নিশ্চিত করার একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। কিছু ক্ষেত্রে, ক্ষতিপূরণ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সেন্সরগুলির সামগ্রিক কর্মক্ষমতাও উন্নত করতে পারে।

এই নিবন্ধে আলোচিত ধারণাগুলি বিভিন্ন চাপ সেন্সরগুলির নকশা এবং প্রয়োগের জন্য প্রযোজ্য, যার তিনটি বিভাগ রয়েছে:

1। বেসিক বা অসম্পূর্ণ ক্রমাঙ্কন;

2। ক্রমাঙ্কন এবং তাপমাত্রার ক্ষতিপূরণ রয়েছে;

3। এর ক্রমাঙ্কন, ক্ষতিপূরণ এবং প্রশস্তকরণ রয়েছে।

অফসেট, রেঞ্জের ক্রমাঙ্কন এবং তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ সমস্ত পাতলা ফিল্ম রেজিস্টার নেটওয়ার্কগুলির মাধ্যমে অর্জন করা যেতে পারে, যা প্যাকেজিং প্রক্রিয়া চলাকালীন লেজার সংশোধন ব্যবহার করে। এই সেন্সরটি সাধারণত একটি মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাথে একত্রে ব্যবহৃত হয় এবং মাইক্রোকন্ট্রোলারের এমবেডেড সফ্টওয়্যার নিজেই সেন্সরের গাণিতিক মডেলটি প্রতিষ্ঠিত করে। মাইক্রোকন্ট্রোলার আউটপুট ভোল্টেজটি পড়ার পরে, মডেলটি অ্যানালগ-থেকে-ডিজিটাল রূপান্তরকারীটির পরিবর্তনের মাধ্যমে ভোল্টেজটিকে একটি চাপ পরিমাপের মানতে রূপান্তর করতে পারে।

সেন্সরগুলির জন্য সহজতম গাণিতিক মডেল হ'ল স্থানান্তর ফাংশন। মডেলটি পুরো ক্রমাঙ্কন প্রক্রিয়া জুড়ে অনুকূলিত হতে পারে এবং এর পরিপক্কতা ক্রমাঙ্কন পয়েন্টগুলি বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পাবে।

একটি মেট্রোলজিকাল দৃষ্টিকোণ থেকে, পরিমাপ ত্রুটির মোটামুটি কঠোর সংজ্ঞা রয়েছে: এটি পরিমাপ করা চাপ এবং প্রকৃত চাপের মধ্যে পার্থক্যকে চিহ্নিত করে। যাইহোক, সাধারণত প্রকৃত চাপ সরাসরি পাওয়া সম্ভব হয় না, তবে এটি উপযুক্ত চাপের মান ব্যবহার করে অনুমান করা যায়। মেট্রোলজিস্টরা সাধারণত পরিমাপের মান হিসাবে পরিমাপ করা সরঞ্জামগুলির চেয়ে কমপক্ষে 10 গুণ বেশি নির্ভুলতার সাথে যন্ত্রগুলি ব্যবহার করেন।

এই কারণে যে অবিচ্ছিন্ন সিস্টেমগুলি কেবলমাত্র সংবেদনশীলতা এবং অফসেট মানগুলি ব্যবহার করে আউটপুট ভোল্টেজকে চাপে রূপান্তর করতে পারে।

এই অবিচ্ছিন্ন প্রাথমিক ত্রুটিটি নিম্নলিখিত উপাদানগুলি নিয়ে গঠিত:

1। সংবেদনশীলতা ত্রুটি: উত্পন্ন ত্রুটির পরিমাণটি চাপের সাথে সমানুপাতিক। যদি ডিভাইসের সংবেদনশীলতা সাধারণ মানের চেয়ে বেশি হয় তবে সংবেদনশীলতা ত্রুটিটি চাপের ক্রমবর্ধমান ফাংশন হবে। সংবেদনশীলতা যদি সাধারণ মানের চেয়ে কম হয় তবে সংবেদনশীলতা ত্রুটিটি চাপের একটি হ্রাস ফাংশন হবে। এই ত্রুটির কারণটি প্রসারণ প্রক্রিয়া পরিবর্তনের কারণে।

2। অফসেট ত্রুটি: পুরো চাপের পরিসীমা জুড়ে ধ্রুবক উল্লম্ব অফসেটের কারণে, ট্রান্সফর্মার প্রসারণ এবং লেজার সামঞ্জস্য সংশোধন পরিবর্তনের ফলে অফসেট ত্রুটি দেখা দেয়।

3। ল্যাগ ত্রুটি: বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, ল্যাগ ত্রুটি পুরোপুরি উপেক্ষা করা যেতে পারে কারণ সিলিকন ওয়েফারগুলির উচ্চ যান্ত্রিক কঠোরতা থাকে। সাধারণত, হিস্টেরেসিস ত্রুটি কেবলমাত্র এমন পরিস্থিতিতে বিবেচনা করা দরকার যেখানে চাপে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন রয়েছে।

4। লিনিয়ার ত্রুটি: এটি এমন একটি কারণ যা প্রাথমিক ত্রুটির উপর তুলনামূলকভাবে ছোট প্রভাব ফেলে, যা সিলিকন ওয়েফারের শারীরিক অরৈখিকতার কারণে ঘটে। যাইহোক, পরিবর্ধকযুক্ত সেন্সরগুলির জন্য, এম্প্লিফায়ারের অরৈখিকতাও অন্তর্ভুক্ত করা উচিত। লিনিয়ার ত্রুটি বক্ররেখা একটি অবতল বক্ররেখা বা উত্তল বক্ররেখা হতে পারে।

ক্রমাঙ্কন এই ত্রুটিগুলি দূর করতে বা ব্যাপকভাবে হ্রাস করতে পারে, যখন ক্ষতিপূরণ কৌশলগুলিতে সাধারণত সাধারণ মানগুলি ব্যবহার না করে সিস্টেমের প্রকৃত স্থানান্তর ফাংশনের পরামিতিগুলি নির্ধারণ করা প্রয়োজন। পেন্টিওমিটার, সামঞ্জস্যযোগ্য প্রতিরোধক এবং অন্যান্য হার্ডওয়্যার সমস্ত ক্ষতিপূরণ প্রক্রিয়াতে ব্যবহার করা যেতে পারে, অন্যদিকে সফ্টওয়্যার আরও নমনীয়ভাবে এই ত্রুটি ক্ষতিপূরণ কাজটি প্রয়োগ করতে পারে।

এক পয়েন্ট ক্রমাঙ্কন পদ্ধতিটি স্থানান্তর ফাংশনের শূন্য পয়েন্টে ড্রিফ্ট দূর করে অফসেট ত্রুটির জন্য ক্ষতিপূরণ দিতে পারে এবং এই ধরণের ক্রমাঙ্কন পদ্ধতিটিকে স্বয়ংক্রিয় জিরোইং বলা হয়। অফসেট ক্রমাঙ্কন সাধারণত শূন্য চাপে সঞ্চালিত হয়, বিশেষত ডিফারেনশিয়াল সেন্সরগুলিতে, কারণ ডিফারেনশিয়াল চাপ সাধারণত নামমাত্র পরিস্থিতিতে 0 হয়। খাঁটি সেন্সরগুলির জন্য, অফসেট ক্রমাঙ্কন আরও কঠিন কারণ এটি হয় পরিবেষ্টিত বায়ুমণ্ডলীয় চাপের অবস্থার অধীনে তার ক্যালিব্রেটেড চাপের মানটি পরিমাপ করার জন্য একটি চাপ পঠন সিস্টেমের প্রয়োজন, বা কাঙ্ক্ষিত চাপ পেতে একটি চাপ নিয়ামক।

ডিফারেনশিয়াল সেন্সরগুলির শূন্য চাপের ক্রমাঙ্কনটি খুব নির্ভুল কারণ ক্রমাঙ্কন চাপ কঠোরভাবে শূন্য। অন্যদিকে, চাপ শূন্য না হলে ক্রমাঙ্কন নির্ভুলতা চাপ নিয়ামক বা পরিমাপ সিস্টেমের কার্যকারিতার উপর নির্ভর করে।

ক্রমাঙ্কন চাপ নির্বাচন করুন

ক্রমাঙ্কন চাপের নির্বাচনটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি চাপের পরিসীমা নির্ধারণ করে যা সর্বোত্তম নির্ভুলতা অর্জন করে। প্রকৃতপক্ষে, ক্রমাঙ্কনের পরে, প্রকৃত অফসেট ত্রুটিটি ক্রমাঙ্কন বিন্দুতে হ্রাস করা হয় এবং একটি ছোট মান থেকে যায়। অতএব, লক্ষ্য চাপের পরিসরের উপর ভিত্তি করে ক্রমাঙ্কন বিন্দুটি অবশ্যই নির্বাচন করা উচিত এবং চাপের পরিসীমা কাজের পরিসরের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ নাও হতে পারে।

আউটপুট ভোল্টেজকে একটি চাপের মান হিসাবে রূপান্তর করার জন্য, সাধারণ সংবেদনশীলতা সাধারণত গাণিতিক মডেলগুলিতে একক পয়েন্ট ক্রমাঙ্কনের জন্য ব্যবহৃত হয় কারণ প্রকৃত সংবেদনশীলতা প্রায়শই অজানা।

অফসেট ক্রমাঙ্কন (পিসিএল = 0) সম্পাদন করার পরে, ত্রুটি বক্ররেখা কালো বক্ররেখার সাথে সম্পর্কিত একটি উল্লম্ব অফসেট দেখায় যা ক্রমাঙ্কনের আগে ত্রুটির প্রতিনিধিত্ব করে।

এই ক্রমাঙ্কন পদ্ধতির এক পয়েন্ট ক্রমাঙ্কন পদ্ধতির তুলনায় কঠোর প্রয়োজনীয়তা এবং উচ্চতর বাস্তবায়ন ব্যয় রয়েছে। যাইহোক, পয়েন্ট ক্রমাঙ্কন পদ্ধতির সাথে তুলনা করে, এই পদ্ধতিটি সিস্টেমের যথার্থতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে কারণ এটি কেবল অফসেটকেই ক্যালিব্রেট করে না, তবে সেন্সরের সংবেদনশীলতাটিকেও ক্যালিব্রেট করে। অতএব, ত্রুটি গণনায়, প্রকৃত সংবেদনশীলতা মানগুলি অ্যাটিক্যাল মানগুলির পরিবর্তে ব্যবহার করা যেতে পারে।

এখানে, ক্যালিব্রেশন 0-500 মেগাপ্যাসাল (সম্পূর্ণ স্কেল) এর শর্তে সঞ্চালিত হয়। যেহেতু ক্রমাঙ্কন পয়েন্টগুলিতে ত্রুটি শূন্যের কাছাকাছি, তাই প্রত্যাশিত চাপের সীমার মধ্যে ন্যূনতম পরিমাপের ত্রুটিটি পেতে এই পয়েন্টগুলি সঠিকভাবে সেট করা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।

কিছু অ্যাপ্লিকেশনগুলির পুরো চাপের পরিসীমা জুড়ে উচ্চ নির্ভুলতা বজায় রাখা প্রয়োজন। এই অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, মাল্টি-পয়েন্ট ক্রমাঙ্কন পদ্ধতিটি সবচেয়ে আদর্শ ফলাফল পেতে ব্যবহার করা যেতে পারে। মাল্টি-পয়েন্ট ক্রমাঙ্কন পদ্ধতিতে, কেবল অফসেট এবং সংবেদনশীলতা ত্রুটিগুলি বিবেচনা করা হয় না, তবে বেশিরভাগ লিনিয়ার ত্রুটিগুলিও বিবেচনায় নেওয়া হয়। এখানে ব্যবহৃত গাণিতিক মডেলটি প্রতিটি ক্রমাঙ্কন ব্যবধানের (দুটি ক্রমাঙ্কন পয়েন্টের মধ্যে) জন্য দ্বি-পর্যায়ের ক্রমাঙ্কনের সমান।

তিন পয়েন্ট ক্রমাঙ্কন

পূর্বে উল্লিখিত হিসাবে, লিনিয়ার ত্রুটির একটি ধারাবাহিক ফর্ম রয়েছে এবং ত্রুটি বক্ররেখা অনুমানযোগ্য আকার এবং আকৃতি সহ একটি চতুর্ভুজ সমীকরণের বক্ররেখার সাথে সামঞ্জস্য করে। এটি বিশেষত সেন্সরগুলির ক্ষেত্রে সত্য যা পরিবর্ধকগুলি ব্যবহার করে না, কারণ সেন্সরের অরৈখিকতা মূলত যান্ত্রিক কারণে (সিলিকন ওয়েফারের পাতলা ফিল্মের চাপ দ্বারা সৃষ্ট) উপর ভিত্তি করে।

লিনিয়ার ত্রুটির বৈশিষ্ট্যগুলির বিবরণ সাধারণ উদাহরণগুলির গড় লিনিয়ার ত্রুটি গণনা করে এবং বহুবর্ষীয় ফাংশনের পরামিতিগুলি নির্ধারণ করে (একটি × 2+বিএক্স+সি) পাওয়া যায়। এ, বি এবং সি নির্ধারণের পরে প্রাপ্ত মডেলটি একই ধরণের সেন্সরগুলির জন্য কার্যকর। এই পদ্ধতিটি তৃতীয় ক্রমাঙ্কন পয়েন্টের প্রয়োজন ছাড়াই লিনিয়ার ত্রুটিগুলির জন্য কার্যকরভাবে ক্ষতিপূরণ দিতে পারে।