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PT100溫度變送器的正溫度系數補償
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時(shí)間：2011-07-31
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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圖5表示PT100實(shí)際輸出和最接近的直線(xiàn)：y = ax + b，圖6畫(huà)出了經(jīng)過(guò)模擬非線(xiàn)性補償的PT100輸出和其最接近的直線(xiàn)。每個(gè)圖都給出了溫度和電阻之間的關(guān)系式，與圖4電路的輸出計算值相比較。圖7、圖8所示為PT100在補償前和補償后的誤差。
圖5. PT100的原始輸出與其近似直線(xiàn)
圖6. 經(jīng)過(guò)模擬補償的PT100輸出與其近似直線(xiàn)。
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(xiàn)之間的偏差。
圖8. 歸一化誤差，表示經(jīng)過(guò)圖4電路線(xiàn)性化補償后，溫度變化時(shí)PT100輸出于其近似直線(xiàn)之間的偏差。對圖7、圖8進(jìn)行歸一化處理有助于觀(guān)察圖4電路的性能。
在實(shí)際應用中我們常常需要校準模擬溫度計，但一定要盡量減少調節和控制環(huán)節，通常只需在兩個(gè)PT100點(diǎn)校準零點(diǎn)失調和滿(mǎn)量程誤差。這種方法需要保證PT100的電阻和溫度呈線(xiàn)性關(guān)系，但實(shí)際情況并非如此。
如果只在PT100阻值和溫度之間對傳輸函數進(jìn)行線(xiàn)性補償，上述模擬補償方式可有效降低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PT100的非線(xiàn)性補償很容易實(shí)現與±200mV面板表的連接，不需要任何額外的軟件開(kāi)銷(xiāo)。
圖9. 數字方案：ADC在µP控制下將RTD輸出轉換成數字量，然后，通過(guò)查找表由µP計算相應的溫度。
數字非線(xiàn)性補償電路(圖9)由RTD、誤差放大器、電流源以及µP控制的ADC組成。通過(guò)向熱敏電阻注入1mA至2mA的電流，然后測量它在熱敏電阻上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行溫度測量。采用大的注入電流會(huì )導致功率耗散增大，使傳感器自身發(fā)熱、導致測量誤差增大。圖中模數轉換器內部的 4.096V電壓基準簡(jiǎn)化了電流激勵源的設計。
為了減小導線(xiàn)電阻對測量精度的影響，采用四條獨立的導線(xiàn)連接RTD和差分放大器。因為采用了高輸入阻抗運算放大器，所以導線(xiàn)電阻引入的電壓跌落幾乎為零。按照4096mV的基準電壓和3.3kΩ的反饋電阻，激勵電流近似等于4096mV/3.3kΩ = 1.24mA。 因為采用同一個(gè)基準電壓源驅動(dòng)ADC和電流源，所以基準源的溫漂誤差不會(huì )影響測量結果。
如果配置MAX197的輸入范圍為0V至5V，并且設置差分放大器增益等于10，可以測量的最大阻值為400Ω，對應的最高檢測溫度為+800°C。µP也可以同時(shí)使用查表法對傳感器測量信號進(jìn)行線(xiàn)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(mǎn)量程或更高時(shí)采用300Ω)，可以對該電路進(jìn)行校準。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161701.htm
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