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WZP型Pt1000温度传感器信号的线性化处理(二)

3、带同相输入的温度处理电路

  理想温度传感电路在0℃时输出电压为0 V,而在图1中RT=1 000.8 Ω,代入式(1)得到的Vo不为0,所以需要对电压进行调零。实现的方法是在图2中的运放的同相端加一个输入电压进行调整,如图3所示。
   

  所以只要k能调到合适的值,就可以使信号实现调零。但因为这只是理论上的计算,实际的运放不是理想的,各个电阻也会由于温度等的影响,阻值不会完全符合标称阻值。所以不固定R2和R3的大小,在实际中采用可变电阻进行微调。

  同相输入端调整电压的加入使得即使温度升高,输出电压也会减小,因此为了保证信号在-30℃~+70℃时线性输出-300~700 mV,在调零后再用一个放大电路对放大系数进行调节。如图4所示。

  图4所示为反相放大电路,他不光可以实现一个放大信数为A=R5/R4的放大效果,还可以将通过前级运放反相了的电压Vo1再反相,即变成了符合要求的正相电压了。

4、线性化补充处理

  经过运放1后的关系为式(2)所示。经过运放2的线性放大,若RT一定,Vo与Vi是成正比的,所以要保持线性,Vi最好是一个定值,否则Vo的函数关系中便出现了Vi和RT两个函数值,不能准确实现对温度的测量了。设计给出的电压波动范围是±10%VCC,一定温度下RT为定值,那么最后的Vo也有±10%的波动,采用统一的R-T关系判断,在测量范围内所得到的温度误差变为了±10℃,这是不能容忍的。电路必须有可靠的高精度的稳压装置,因此在电路实际工作中,不用自接供电的方式,可采用高精度的电压基准MAX6025提供标准的2.5 V电压基准对元件和电路进行供电。

  另外,由Pt1000铂电阻值R与温度T的关系可知,在测量温度范围内,Pt1000具有3.786 59 Ω/℃的高灵敏度,因此只需要选用通用型的运放就可以了。所采用电阻的温度系数匹配时,非线性误差也可以不用考虑。

5、实际温度传感信号处理电路

  实际温度传感信号处理电路见图5,电路图中的电容C是降噪电容器,实际取值1μF,2.5 V电压基准由MAX6025提供。依据图中给定参数,在进行实际温度测试前,首先要对其进行调零和调满。用精密可调电阻代替Pt1000连接到电路中,改变阻值使其等于0℃时的等效电阻1 000.8 Ω,调可变电阻R5,使输出电压为0,再改变精密可调电阻值到70℃的1 265.8 Ω,调可变电阻R6,使输出为700 mV,完成调零和调满。该电路经过实验测试,达到很好的温度传感效果。

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