各种温度传感器的信号调理电路设计

文章出处：yaxun88 人气：发表时间：2019-11-27 15:53

在图2中，R11是一个采样电阻，电阻为10kΩ，精度为1‰。传感器产品在0°C时的输出电流为273.15μA，电阻两端的电压为2.731 5V。传感器产品在100°C时的输出电流为373.15μA，电阻两端的电压为3.731 5V。由于温度为0°C时传感器乘积输出不为0，因此在放大之前应减去零电压。电压常数如图VRef所示，通过将9V除以电位计RW11而获得，其大小为2.731 5 V；运算放大器输入差分电压（Vin-VRef）在0°C时为0V。图中的U1是仪表放大器。选择AD623单电源供电，增益为1〜1 000，其结构如图3所示。只需调节电阻RG即可更改增益，Vo =（1 +100kΩ/ RG）（V +〜V-），可以在一定范围内（使用5引脚REF端子）任意指定输出信号参考电平。

运算放大器的输入电压Vin范围为2.731 5至3.731 5 V，基准电压后为0至1 V（峰峰值1 V），输出电压要求为1至5 V（峰峰值至放大后的最大峰值4 V）。因此，放大器的放大倍数为四。在1和8之间调整电阻RG（图2中的R12和RW12）以改变放大倍率；运算放大器5引脚输入的参考电压为1 V，也就是说，运算放大器的输入在0°C时为0 V（Vin〜VRef），输出为1 V（对地），在100时输出5 V °C。图2中的电容器是一个去耦电容器或滤波电容器，尺寸为0.1μF。

2.3 PT1000调节电路热量
根据布线形式，市场上的PT1000有两线制，三线制和四线制。四线制系统精度最高，两线制系统精度最低，三线制系统介于两者之间。考虑到精度要求和连接的复杂性，采用三线制，采用三线制；这种接线方法消除了由导线电阻引起的零点误差。
三线PT1000的一端有一个插座，另一端有两个插座。连接如图4所示。在图中，蓝色线连接到电源，红色线和PT1000构成桥的桥臂，绿色线WR41和R43形成另一个桥臂。几乎相同长度的电线（绿线和红线）被引入到两个桥臂中。当温度变化时，两个桥臂引线电阻会同时增大或减小，并且不会影响桥零点，从而提高了精度。
在图4中，WR41是一个零电位器。桥的输出直接连接至AD623运算放大器。连接和调整增益的方法与上一节中的相同，在此不再赘述。调试时，PT1000由电阻箱实现，电阻值由分度表获得。

2.4电流调节电路
热电偶温度测量的基本原理是，两种成分不同的导体形成闭环。当两端都有温度梯度时，将有电流通过环路。此时，两端之间有电动势-热电动势。温度较高的一端是工作端，温度较低的一端是冷端（自由端），而冷端通常处于恒定温度。如果测量时温度在冷端变化，将严重影响测量精度。因此，采取了某些措施来补偿冷端温度变化的影响，称为热电偶的冷端补偿。

此设计使用晶体管PN结温度特性进行冷结补偿，冷结补偿电路和热电偶串联，如图5所示。在图中，T是热电偶，另一个是冷结补偿电路，即晶体管使用晶体管9012，其电压温度变化率约为-2.1 mV /°C，并且三个电阻，一个电位计和一个PNP三极管构成一个桥。当冷结的温度升高时，PN结的压降减小，WR81滑块的电势减小，WR82和R83的中间电势不变，并且电桥的输出增大，从而补偿了温度热电偶冷端的漂移。当温度降低时，情况正好相反。电路的输出直接连接至运算放大器AD623的输入。

3结论
本文介绍了几种不同类型的温度传感器产品（ADS90，PT1000和K型热电偶）。电源电路，信号转换电路以及放大和放大电路的设计旨在使各种传感器产品的输出达到1至5 V的统一标准信号；在实验室中使用高精度电压，电流源和电阻箱模拟了热电偶AD590和PT1000。结果表明，调节电路的相对精度可以达到0.1，连接传感器后的不确定度可以达到0.5％。 55克的重量达到了预期的结果。

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此文关键字：温度传感器的信号

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