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铂温度传感器的信号调理怎么解决?

来源:analog 发布时间:2023-07-17

摘要: 高精度,稳定性和宽工作范围使铂rtd(电阻温度检测器)流行的温度传感器。信号调节这些设备需要小心利用其理想的特性。

高精度,稳定性和宽工作范围使铂rtd(电阻温度检测器)成为流行的温度传感器。这些设备的信号调节需要小心地利用它们的理想特性。图1的基于桥的电路是高度精确的,并具有接地参考RTD。为了抑制噪声,通常需要接地连接。桥的RTD分支由电流源驱动,而相反的桥分支是电压偏置的。电流驱动允许电压在RTD直接变化与它的温度感应电阻位移。这个电势和对面桥腿的电势之间的差就形成了桥的输出。


图1所示 线性化铂RTD电桥。从A3反馈到桥使电路线性化。

A1A和仪表放大器A2构成一个压控电流源。由LT1009基准偏置的A1A驱动电流通过88.7欧姆电阻和RTD。A2,感应到88.7欧姆resistor的差异,闭合回A1A的环路。2k-0.1μF组合设置放大器滚降,配置稳定。因为A1A的环路迫使一个固定的电压通过88.7欧姆电阻,通过Rp的电流是恒定的。A1的工作点主要由2.5 v LT1009基准电压固定。

RTD的恒流迫使电压随电阻变化,电阻的温度系数几乎是线性正的。在电路0°C到400°C的工作范围内,非线性可能会导致几个程度的误差。桥输出馈送到仪表放大器A3,提供差分增益,同时提供非线性校正。校正是通过将A3的一部分输出通过10kto 250k分压器反馈给A1的输入来实现的。这导致提供给Rpto的电流随其工作点轻微移位,补偿传感器非线性到±0.05°C以内。提供额外比例增益的A1B提供电路输出。

要校准此电路,请将Rp替换为精密十进盒(例如,通用R o 1432k)。设置盒子到0°C值(100.00欧姆),并调整零修剪为0.00V输出。接下来,设置一个140°Coutput (154.26欧姆)的十年框,并调整增益修剪为3.500 v输出re ng。最后,将盒子设置为249.0欧姆(400.00°C)并修剪10.000V输出的线性度调整。重复这个顺序,直到所有三个点都固定。整个范围内的总误差将在±0.05°C内。给出的电阻值适用于标称100.00欧姆(0°C)传感器。偏离该标称值的传感器可以通过考虑100.00欧姆的偏差来使用。这种偏差是制造商为每个单独的传感器指定的,是由于RTD制造过程中绕组公差造成的偏移项。铂的增益斜率主要由材料的纯度决定,误差项很小。

前面的例子依赖于从铂RTDbridge实现精确的线性输出的技术。图2使用数字校正获得了类似的结果。一个处理器被用来校正残余的rtd非线性。桥固有的非线性输出也由处理器调节。


图2 数字线性化铂RTD信号调节器。

LT1027用5V驱动电桥。电桥差分输出由仪表放大器a1提取。A1的输出,通过增益缩放级A2,馈送到LTC1290 12位A/D。LTC1290的原始输出代码反映了桥的非线性输出与温度的关系。处理器校正A/D输出并呈现线性化的校准数据。RTD和电阻公差要求零和满量程修剪,但不需要线性校正。A2的输出可用于反馈控制应用。68HC05处理器的完整软件代码,由Guy M.Hoover开发,见应用说明43。

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