PT100溫度變送器的正溫度系數(shù)補(bǔ)償
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圖5表示PT100實(shí)際輸出和最接近的直線：y = ax + b，圖6畫出了經(jīng)過模擬非線性補(bǔ)償的PT100輸出和其最接近的直線。每個(gè)圖都給出了溫度和電阻之間的關(guān)系式，與圖4電路的輸出計(jì)算值相比較。圖7、圖8所示為PT100在補(bǔ)償前和補(bǔ)償后的誤差。
圖5. PT100的原始輸出與其近似直線
圖6. 經(jīng)過模擬補(bǔ)償?shù)腜T100輸出與其近似直線。
圖7. 歸一化誤差，表示溫度變化時(shí)PT100原始輸出于其近似直線之間的偏差。
圖8. 歸一化誤差，表示經(jīng)過圖4電路線性化補(bǔ)償后，溫度變化時(shí)PT100輸出于其近似直線之間的偏差。對(duì)圖7、圖8進(jìn)行歸一化處理有助于觀察圖4電路的性能。
在實(shí)際應(yīng)用中我們常常需要校準(zhǔn)模擬溫度計(jì)，但一定要盡量減少調(diào)節(jié)和控制環(huán)節(jié)，通常只需在兩個(gè)PT100點(diǎn)校準(zhǔn)零點(diǎn)失調(diào)和滿量程誤差。這種方法需要保證PT100的電阻和溫度呈線性關(guān)系，但實(shí)際情況并非如此。
如果只在PT100阻值和溫度之間對(duì)傳輸函數(shù)進(jìn)行線性補(bǔ)償，上述模擬補(bǔ)償方式可有效降低80%的誤差。需要注意的是，PT100較低的功耗(0.2mW至0.6mW)能夠減小傳感器自身的發(fā)熱。因此，采用模擬方法實(shí)現(xiàn)PT100的非線性補(bǔ)償很容易實(shí)現(xiàn)與±200mV面板表的連接，不需要任何額外的軟件開銷。
圖9. 數(shù)字方案：ADC在µP控制下將RTD輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后，通過查找表由µP計(jì)算相應(yīng)的溫度。
數(shù)字非線性補(bǔ)償電路(圖9)由RTD、誤差放大器、電流源以及µP控制的ADC組成。通過向熱敏電阻注入1mA至2mA的電流，然后測(cè)量它在熱敏電阻上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行溫度測(cè)量。采用大的注入電流會(huì)導(dǎo)致功率耗散增大，使傳感器自身發(fā)熱、導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。圖中模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的 4.096V電壓基準(zhǔn)簡(jiǎn)化了電流激勵(lì)源的設(shè)計(jì)。
為了減小導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量精度的影響，采用四條獨(dú)立的導(dǎo)線連接RTD和差分放大器。因?yàn)椴捎昧烁咻斎胱杩惯\(yùn)算放大器，所以導(dǎo)線電阻引入的電壓跌落幾乎為零。按照4096mV的基準(zhǔn)電壓和3.3kΩ的反饋電阻，激勵(lì)電流近似等于4096mV/3.3kΩ = 1.24mA。 因?yàn)椴捎猛粋€(gè)基準(zhǔn)電壓源驅(qū)動(dòng)ADC和電流源，所以基準(zhǔn)源的溫漂誤差不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。
如果配置MAX197的輸入范圍為0V至5V，并且設(shè)置差分放大器增益等于10，可以測(cè)量的最大阻值為400Ω，對(duì)應(yīng)的最高檢測(cè)溫度為+800°C。µP也可以同時(shí)使用查表法對(duì)傳感器測(cè)量信號(hào)進(jìn)行線性化處理，采用兩個(gè)精密電阻替換圖中的RTD (0°C時(shí)采用100Ω，滿量程或更高時(shí)采用300Ω)，可以對(duì)該電路進(jìn)行校準(zhǔn)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/161701.htm 紅外遙控器相關(guān)文章:紅外遙控器原理
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