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- UID
- 1029342
- 性别
- 男
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图2中R11是采样电阻，阻值10 kΩ，精度1‰；0 ℃时传感器输出电流273．15μA，电阻上的电压2．731 5 V；100 ℃时传感器输出电流373．15 μA，电阻上的电压3．731 5 V；由于温度为0℃时传感器器输出不是0，因此放大前应先减去该零点电压，该电压常量见图中VRef，由9V利用电位器RW11分压后获得，大小为2．731 5 V；0℃时运放输入差分电压(Vin-VRef)为0 V。图中U1为仪表放大器，选用AD623，单电源
供电，增益1～1 000，其结构图如图3所示，只需调节一个电阻RG即可改变增益，Vo=(1+100kΩ／RG)(V+～V-)，输出信号基准电平可以在一定范围内任意给定(利用5脚REF端)。
运放输入电压Vin范围2．731 5～3．731 5 V，减去基准后0～1 V(峰峰值1 V)，放大后要求输出电压1～5V(峰峰值4V)，因此放大器的放大倍数为4，调节1脚和8脚之间的电阻RG(图2中的R12和RW12)可改变放大倍数；运放5脚输入1 V的电压基准，即在0℃时运放输入为0 V(Vin～VRef)，输出为1 V(对地)，100℃时输出5 V，图2中电容为退耦电容或滤波电容，大小0．1μF。
2．3 PT1000调理电路热
市面上的PT1000根据接线形式有两线制、三线制接法和四线制，四线制精度最高，两线制最低，三线制介于两者之间，鉴于精度要求和连线的复杂程度而选用三线制，采用三线制形式；这种连线方式可以去除导线电阻带来的零点不准确。
三线制PT1000的一端有一根出线，另一端有两根出线，连线如图4所示。图中蓝线接电源，红线和PT1000组成电桥的一个桥臂，绿线、WR41和R43组成另一个桥臂；2个桥臂中均引入了长度几乎相同的导线(绿线和红线)，温度变化时2个桥臂引线电阻同时增加或同时减小，而电桥零点不受影响，这样就提高了精度。
图4中WR41是调零电位器；电桥的输出直接连接运放AD623，其连接和调节增益方法和上节中相同这里不再介绍。调试时PT1000用电阻箱实现的，阻值由分度表获得的。
2．4 电偶调理电路
热电偶测温的基本原理是2种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势。温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为冷端(自由端)，冷通常处于某个恒定的温度下。若测量时，冷端的温度变化，将严重影响测量的准确性。因此采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。
本设计采用晶体管PN结温度特性进行冷端补偿，冷端补偿电路和热电偶串联，如图5所示。图中T为热电偶，其他为冷端补偿电路，晶体管选用三极管9012，其电压温度变化率约为-2．1 mV／℃，3个电阻、电位器和PNP三极管组成电桥。当冷端温度升高时，PN结压降降低，WR81滑动头电势降低，WR82和R83中间电势不变，电桥输出增大，补偿了热电偶冷端的温漂，当温度降低则相反。电路的输出直接连在运放AD623的输入端。
3 结论
文中针对几种不同类型的温度传感器(ADS90、PT1000和K型热电偶)，设计了电源电路、信号转换电路和放大抬升电路，使各种传感器的输出达到统一的1～5 V的标准信号；并在实验室利用高精度电压、电流源和电阻箱分别对热电偶、AD590和PT1000进行了模拟，结果表明，调理电路的相对精度可达到0．1级，连接传感器后能达到0．5％的不确定度；重量为55 g达到了预期的效果。 |
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