多種溫度傳感器信號調(diào)理電路設(shè)計

運放輸入電壓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)；運放5腳輸入1 V的電壓基準(zhǔn)，即在0℃時運放輸入為0 V(Vin～VRef)，輸出為1 V(對地)，100℃時輸出5 V，圖2中電容為退耦電容或濾波電容，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)線電阻帶來的零點不準(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組成電橋的一個橋臂，綠線、WR41和R43組成另一個橋臂；2個橋臂中均引入了長度幾乎相同的導(dǎo)線(綠線和紅線)，溫度變化時2個橋臂引線電阻同時增加或同時減小，而電橋零點不受影響，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PT1000用電阻箱實現(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，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢。溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為冷端(自由端)，冷通常處于某個恒定的溫度下。若測量時，冷端的溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性。因此采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償。

本設(shè)計采用晶體管PN結(jié)溫度特性進(jìn)行冷端補償，冷端補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個電阻、電位器和PNP三極管組成電橋。當(dāng)冷端溫度升高時，PN結(jié)壓降降低，WR81滑動頭電勢降低，WR82和R83中間電勢不變，電橋輸出增大，補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放AD623的輸入端。

3 結(jié)論
文中針對幾種不同類型的溫度傳感器(ADS90、PT1000和K型熱電偶)，設(shè)計了電源電路、信號轉(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；并在實驗室利用高精度電壓、電流源和電阻箱分別對熱電偶、AD590和PT1000進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，調(diào)理電路的相對精度可達(dá)到0．1級，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。