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铂电阻温度传感器改善非线性电路

传感技术 | 发布时间:2018-07-10 | 人气: | #评论# | 本文关键字:温度传感器,电路图,铂电阻温度传感器,LM358
摘要:铂电阻温度传感器铂测温电阻体如同热电偶一样,系温度测气之一种。铂热电阻在温度传感器中最为稳定,且测温范围至为广大即-250~+640℃,系现今温度测试之代表作。 就一般而言,金属随着

铂电阻温度传感器铂测温电阻体如同热电偶一样,系温度测气之一种。铂热电阻在温度传感器中最为稳定,且测温范围至为广大即-250~+640℃,系现今温度测试之代表作。 就一般而言,金属随着温度上升,电阻值会随之上升,亦即具有正之温度系数(30000~7000 ppm/℃)。因此,由于能检测到此一温度变化,可用于测试温度。除了铂金可当作测温电阻体外,尚有铜或镍(Nickel),因为铂金的纯度在99.999%以上,系金属中之最高者。此外铂金尚有下列优点。 838电子

1纯度越高,电阻之温度特性几乎一定。 
2纯度越高,电阻之温度系数越高。838电子 
现在,JIS C1604中只有此一铂金测温电阻体以规格化。铂金测电阻体系使用高纯度铂金之温度传感器。虽然不像热组体具有非直线电阻温度特性,却如图4.1所示线性状况良好。因此为非常容易使用之温度传感器。此外,铂金测温电阻体亦有不使用铂金线,而是使用铂金厚膜、薄膜或箔生成 之电阻体。此等电阻体与铂金线比较由于产品价格大幅降低等优点,终可实现获得低廉之温度传感器。在此使用DIN规格之铂金测温电阻体TRRA102B。此一铂金电阻体因具有较高之公称电阻值1KΩ,不易受配线电阻的影响,因此制作上有较易之优点。

铂金电阻温度传感器电阻与温度特性关系

                 图1 铂金电阻温度传感器电阻与温度特性关系

1.定电流驱动电路<具线性补偿> 
由图2铂金测温电阻体具有非线性之特性。若将此一特性依每一跨距来计算,可得如图3之非线性误差。由图2 ,铂金测温电阻体在100℃跨距有0.4%(0.4 ℃),在200℃跨具有0.7%(1.4℃ ),在500℃跨距有2%(10℃ )之非线性误差。如上面所叙述,因为500℃跨具有10%对温度误差,使用白金测温电阻体来执行高精确度测定时,必须对此非直线误差加以补偿改善。

铂金测温电阻体之非直线误差
                图2 铂金测温电阻体之非直线误差

铂金测温电阻体之非直线误差(定电流动作)为消除此一非直线误差,必须具备线性补偿电路。一般而言,可使用如图4所示正反馈型线性补偿电路。

 调整方法: 
( 1)将相当于0℃电阻值1kΩ之电阻代替TRRA102B加以连接,调整R2使输出为0。 
( 2)将相当于123.6℃之电阻值1.476kΩ之电阻加以连接,调整R12使输出达到跨距最大值。 
( 3)将相当于500℃电阻值2.809kΩ之电阻加以连接,调整R3调整线性补偿。 
( 4)重复多次修改上述设定值使之符合全范围0℃ ~500℃ 。 
如图4所用正反馈线性补偿电路,将感测器之输出电压Eout反馈制输入端。因在OP Amp A3将极性反转过来,而成为正反馈。由于使用正反馈, 500℃附近将已饱和之输出加以提升。正因为正反馈之关系,在全刻度(scale)附近作较多之 提升,而在0点附近几乎不加以提升,因而做到很漂亮之线性补偿。被线性补偿之输出Eout为 Eout = −1mA×Rt + K×Eout

铂金测温电阻体使用TRRA102B,将k-0.041/k Ω,将原有2%的误差,可以改善到0.1%程度。如表1。

表1 K = 0.041的输出电压

温度(℃)Eout(V)

-(Eout+1.043(V)

%非直线性
0-1.04300
100-1.4680.425-0.07
200-1.8950.852-0.04
250-2.1081.065-0.5
500-3.1752.0320

                图3
此一电路之调整方法参照图4。调整所使用虚设(dummy)电阻值展示于表2。其电阻值可用多只电阻联并联连接,用数字表测试。亦可以使用具有刻度盘,多圈型电位器( potentiometer)测试。

表2 虚设电阻值

温度(℃)电阻值
0℃1000Ω
50℃1194Ω
100℃1385Ω
200℃1758.4Ω
250℃1940.7Ω

用LM358组成的实际应用的温度计测量电路图铂电阻测温改善非线性电路

          图4 用LM358组成的实际应用的温度计测量电路图

铂热电阻温度测量电路图-白金传感器测温-元件LM358-PT100

责任编辑:铂电阻温度传感器
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