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重点解说使用温度传感器进行设计第三部分:热电阻

来源:发表时间:2019-05-16


      热电阻元件的温度系数为正。最稳定,线性和可重复的热电阻采用铂金属结构。您可以使用常数0.00385Ω/Ω/°C来近似测量铂热电阻元件的温度电阻变化。相反,NTC(负温度系数)热敏电阻随温度升高而呈负变化。见性和耐温度性能为热电阻传感器和NTC热敏电阻的在比较图的下方。


      上海自动化仪表三厂热电阻元件的电阻远低于NTC热敏电阻元件的电阻,其在25°C时的范围为1MΩ。热电阻的典型指定0°C值为25Ω至1kΩ。在这些选项中,100Ω铂热电阻是随时间变化最稳定且温度线性的。
      必须使用稳定的电流基准激励热电阻元件,其电平不会因自热而产生误差。通常1mA或更小的电流源就足够了。在这种情况下,热电阻的精度在-200到+ 800°C的温度范围内可以达到±4.3°C。如果需要更高的精度,可以使用Callendar-Van Dusen方程生成查找表:R 热电阻(TA) = R 热电阻(T0) [1 + aT A + bT A 2 + cT A3(100- T A)],其中R 热电阻(TA)是环境热电阻温度下热电阻的电阻; R 热电阻(T0)是热电阻在0°C时的值; 和a,b和c是常数,由热电阻供应商提供。
      您可以通过多种方式实现热电阻信号调理电路。 图1显示了使用四个OPA335放大器,一个REF5025电压基准,一个ADS8634 ADC和一个MSP430C1101微控制器的示例,所有这些都来自德州仪器,以及PT100 热电阻(参考文献1)。在该图中,2.5V基准电压源,A 1,A 2和5个电阻产生1 mA电流源。


      电路的信号调节部分包括A 3和A 4。A 3 检测热电阻元件上的电压降并消除热电阻线电阻误差:R W1,R W2和R W3。A 4 提供增益,低通滤波器(如TI的FilterPro)提供热电阻的输出电压(参考文献2)。在该电路中,热电阻元件在0°C时的值为100Ω。如果此热电阻在-200至+ 600°C的整个范围内检测温度,则热电阻将提供标称23至331Ω的电阻范围。您可以使用TINA-TI来模拟该电路的模拟部分(参考文献3))。在TINA-TI的示例中,在“文件”选项卡下,PT100 热电阻元素可以精确地模拟热电阻非线性的校正。
图1中的电路产生的电流源与电压参考成比例。ADC使用相同的参考电压来提供比例数字输出。在温度过高时,ADC会将热电阻电阻的变化数字化。虽然热电阻在信号调理路径中需要比热敏电阻或硅温度传感器所需的更多电路,但它最终在更宽的温度范围内提供高精度,相对线性的结果。如果使用Callendar-Van Dusen公式,该热电阻电路可以达到±0.01°C的精度。
 

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