Чи можу я покращити точність датчиків температури LM35 шляхом усереднення кількох датчиків?

Чи можу я створити один суперсенсор, усереднюючи показання разом з кількома датчиками LM35? Хіба це не буде більш точним, оскільки я б усереднював систематичну зміщення в окремих датчиках? Крім того, чи не було б точнішим, тому що будь-який шум буде приглушеним / усередненим?

Це здається майже надто гарним, щоб бути правдою. Я маю на увазі, ці речі дуже дешеві, що стосується датчиків, тож що заважає мені купувати 10 з них і робити надточні датчики температури за допомогою цього методу?

Ви не можете гарантувати більше точності, але, можливо, ви зможете отримати краще співвідношення сигнал / шум.

Уявіть, якби всі датчики були вимкнені на ту саму кількість, яку дозволено в специфікаціях. Усереднення їх не дало б кращої точності. Якби у вас була досить велика кількість цих датчиків і вони мали випадковий розподіл помилок у межах дозволеного діапазону помилок, то ви отримаєте кращу точність шляхом усереднення. Однак проблема полягає в тому, що у вас немає можливості знати, чи є у вас перший випадок чи другий. Якщо всі одиниці з однієї виробничої партії, їх помилки, швидше за все, не розподіляються випадковим чином.

Однак шум знижується. Кожен датчик додає певного шуму для його читання. Це не співвідноситься із шумом інших датчиків, тому усереднення робить менший шум. Звичайно, це не стосується шуму, що надходить із-за меж усієї системи, оскільки це буде співвідноситись, і середнє число показань датчика не зменшить його.

Зауважте, що існує декілька способів "середнього". Ви думаєте про усереднення кількох датчиків для зменшення шуму. Однак, оскільки цей шум є по суті випадковим, ви можете також наближати до декількох показань одного і того ж датчика, знятого в різний час. У більш загальному випадку це дійсно низькочастотна фільтрація. Оскільки температури змінюються повільно, агресивно низькочастотна фільтрація на виході датчика температури зменшує шум. Дивлячись на це в частотному просторі, ви знаєте, що температура змінюється повільно, тому високочастотні компоненти шумують і їх можна безпечно ослабити.

Так, використання декількох датчиків може дати середню температуру. Наскільки правильна ця температура, все ще під питанням.

Якщо 50% датчиків вище реальної температури, а 50% нижче, тоді ви отримаєте реальну температуру (або настільки ж добре). Якщо 75% вище, а 25% нижче, то ви будете читати температуру як вище.

Для точності вам знадобиться посилання на тестування датчиків на наявність реальної температури - зазвичай це відома температура для калібрування датчика.

Що стосується шумозаглушення, то можна зробити те саме, що робиться з одним датчиком і відбирати проби кілька разів і усереднювати результати.

Якщо помилки були випадковими, можна очікувати покращення приблизно в 3 рази на 10 датчиків (квадратний корінь 10). Але, ймовірно, є систематичні помилки, які не скасовуються.

• Чому ви хочете в першу чергу кращої точності, ніж 0,5 ° C?

• Яку температуру ви хочете виміряти? Якщо у вас є десять датчиків, вони не всі будуть в одному місці. Більшу частину часу краще отримати більш високу точність.

• У вас навіть є місце для 10 датчиків?

Це гарна ідея зробити кілька показань одного датчика.

Ви говорите про "систематичні упередження". Якщо робити загальноприйнятне припущення, що показання датчиків мають середнє та стандартне відхилення, ніж при збільшенні розміру вибірки (кількості датчиків), то стандартне відхилення повинно зменшуватися.

Потім знову, якщо з одного і того ж датчика виводиться кілька показань, то слід зменшити і стандартне відхилення показань.

Щодо середнього значення, припустимо, що при точній температурі 80 ° С, а датчик 1 може зчитувати 79С, датчик 2 80С і датчик 3 81С. У цьому випадку усереднення показань дає відповідь 80С, тоді як з 3-х окремих датчиків лише один мав правильне значення. Тут слід розглянути більше, припустимо, що датчик 1 завжди читає 1С низький, тоді як датчик 3 завжди читає 1С високий. Якщо вам вдалося визначити це порівняно з точним джерелом, ви могли б виправити цей низький показник 1С для датчика 1 при перетворенні після програмного забезпечення.

На практиці, як би ви встановили декілька датчиків, щоб вони були в контакті з точно такою ж точкою, де потрібно вимірювати температуру? Для показань високої точності навіть невелике розділення між датчиками може означати, що вони піддаються різній температурі. У цьому випадку усереднення показань не дасть корисних даних про те, якою була температура в будь-якій конкретній точці, лише середнє значення на деякому просторі. Начебто встановлення 4-х термометрів з кожного боку вашого будинку; велика ймовірність, що у сонячного боку буде інша температура, ніж температура тіни.

Просто щоб бути прискіпливим і додати до цього запитання 2 центи: якщо вам не подобаються прискіпливі відповіді , навіть не читайте цього або ви хочете вбити мене.

Оскільки всі датчики мають деякий внутрішній ухил, ви ніколи не будете надто точними .

Якщо у вас є датчик і ви знаєте його зміщення, ви можете компенсувати його показання та отримати реальну температуру. І ви обмежитеся його характеристиками (наприклад: якщо вона лінійна в своїх показаннях у міру зміни температури, або якщо помилки не є лінійними ... якщо вона стабільна, як проходить час, чи ні ...).

Якщо у вас багато датчиків і їх середнє значення, ви зменшите розрив між реальною температурою і вимірюваною, але оскільки у кожного є своя помилка, середнє значення завжди буде деякою помилкою. Щоб цього уникнути, тільки якщо у вас точно така ж кількість датчиків вище і нижче правильної температури, і лише якщо вони точно такі ж, як вище, так і нижче ...

Подумайте про це як про міжнародний стандарт маси: що таке 1 кг? Це маса конкретного органу, що зберігається в Міжнародному бюро ваг і заходів. Це не середня велика кількість тіл ...