多種溫度傳感器信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)

運(yùn)放輸入電壓Vin范圍2．731 5～3．731 5 V，減去基準(zhǔn)后0～1 V(峰峰值1 V)，放大后要求輸出電壓1～5V(峰峰值4V)，因此放大器的放大倍數(shù)為4，調(diào)節(jié)1腳和8腳之間的電阻RG(圖2中的R12和RW12)可改變放大倍數(shù)；運(yùn)放5腳輸入1 V的電壓基準(zhǔn)，即在0℃時(shí)運(yùn)放輸入為0 V(Vin～VRef)，輸出為1 V(對(duì)地)，100℃時(shí)輸出5 V，圖2中電容為退耦電容或?yàn)V波電容，大小0．1μF。
2．3 PT1000調(diào)理電路熱
市面上的PT1000根據(jù)接線形式有兩線制、三線制接法和四線制，四線制精度最高，兩線制最低，三線制介于兩者之間，鑒于精度要求和連線的復(fù)雜程度而選用三線制，采用三線制形式；這種連線方式可以去除導(dǎo)線電阻帶來(lái)的零點(diǎn)不準(zhǔn)確。
三線制PT1000的一端有一根出線，另一端有兩根出線，連線如圖4所示。圖中藍(lán)線接電源，紅線和PT1000組成電橋的一個(gè)橋臂，綠線、WR41和R43組成另一個(gè)橋臂；2個(gè)橋臂中均引入了長(zhǎng)度幾乎相同的導(dǎo)線(綠線和紅線)，溫度變化時(shí)2個(gè)橋臂引線電阻同時(shí)增加或同時(shí)減小，而電橋零點(diǎn)不受影響，這樣就提高了精度。
圖4中WR41是調(diào)零電位器；電橋的輸出直接連接運(yùn)放AD623，其連接和調(diào)節(jié)增益方法和上節(jié)中相同這里不再介紹。調(diào)試時(shí)PT1000用電阻箱實(shí)現(xiàn)的，阻值由分度表獲得的。

2．4 電偶調(diào)理電路
熱電偶測(cè)溫的基本原理是2種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì)。溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為冷端(自由端)，冷通常處于某個(gè)恒定的溫度下。若測(cè)量時(shí)，冷端的溫度變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。因此采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱(chēng)為熱電偶的冷端補(bǔ)償。

本設(shè)計(jì)采用晶體管PN結(jié)溫度特性進(jìn)行冷端補(bǔ)償，冷端補(bǔ)償電路和熱電偶串聯(lián)，如圖5所示。圖中T為熱電偶，其他為冷端補(bǔ)償電路，晶體管選用三極管9012，其電壓溫度變化率約為-2．1 mV／℃，3個(gè)電阻、電位器和PNP三極管組成電橋。當(dāng)冷端溫度升高時(shí)，PN結(jié)壓降降低，WR81滑動(dòng)頭電勢(shì)降低，WR82和R83中間電勢(shì)不變，電橋輸出增大，補(bǔ)償了熱電偶冷端的溫漂，當(dāng)溫度降低則相反。電路的輸出直接連在運(yùn)放AD623的輸入端。

3 結(jié)論
文中針對(duì)幾種不同類(lèi)型的溫度傳感器(ADS90、PT1000和K型熱電偶)，設(shè)計(jì)了電源電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和放大抬升電路，使各種傳感器的輸出達(dá)到統(tǒng)一的1～5 V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；并在實(shí)驗(yàn)室利用高精度電壓、電流源和電阻箱分別對(duì)熱電偶、AD590和PT1000進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，調(diào)理電路的相對(duì)精度可達(dá)到0．1級(jí)，連接傳感器后能達(dá)到0．5％的不確定度；重量為55 g達(dá)到了預(yù)期的效果。