比率温度计。方案、说明

比例温度计。无线电电子电气工程百科全书

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该温度计基于业界广泛使用的TSM系列标准温度传感器和专为测量仪器设计的双积分ADC芯片KR572PV2，采取了所有措施来补偿误差源的影响并提高测量精度。温度读数的准确性。

测量电阻温度传感器电阻的比率法（比率法）可以通过一种简单的方法消除流过传感器的电流的不稳定性对转换精度的影响。该方法的原理如图所示。 1、电流I在传感器电阻Rd上产生压降Ud=I·Rd。示例性电阻R与传感器串联₀, 电压下降 U₀。测量结果N=Ud/U₀₌Rd / Ro 不依赖于电流，因为 Ud 和 Uo 随电流成比例变化。测量精度仅取决于参考电阻R的温度稳定性₀.

比例温度计
米。 1. 比例法测量电阻温度传感器的电阻

KR572PV2微电路（类似于进口的ICL7107）是专门为此类测量而设计的。它具有测量（输入）Uin和示例性Uobr电压的差分互隔离输入，测量结果为Uin与Uobr的比值。

比例温度计
米。 2. 测量电路方案

当测量摄氏温度时，还需要显示温度的符号。为此，需要进入测量电路，如图所示。 2、偏置电阻R_厘米，其电阻应等于温度为 0 时传感器的电阻 ^оC. 测量结果为

N \uXNUMXd (Ud - Ucm) / Uo \uXNUMXd (Rd - Rcm) / Ro。

这种情况下的测量精度不仅取决于Ro的温度稳定性，还取决于Rcm的温度稳定性。然而，KR572PV2微电路没有用于提供电压Ucm的输入。在所提出的温度计版本中，不仅解决了这个问题，还解决了其他问题。它对流经传感器的电流稳定性、仪表内含运算放大器的零位漂移和增益漂移、传感器与温度计连接导线的电阻、温度计的瞬态电阻等不敏感。传感器连接器触点，以及在使用多个开关传感器的情况下，触点开关的瞬态电阻。

温度计测量温度范围为 -50 至 180 ^оC 分辨率0,1 ^оC. 传感器为标准铜电阻温度计（TCM），特性为 23[1]，53 时电阻为 0 欧姆 ^оC. 设备刻度的线性度仅取决于传感器，并且在整个测量温度范围内保持线性。

温度计电路如图所示。 3. 提供给 DD5 微电路输入的电压在电容器 C11-C14 上形成，这些电容器依次通过选择器-多路复用器 DD1 (K4KP561) 连接到运算放大器 DA2 的输出，能够切换模拟信号。选择器-多路复用器 DD4 (K1KP561) 与 DD1 同步，将测量电路电阻器的电压连接至运算放大器的输入。

米。 3. 温度计示意图（点击放大）

选择器-多路复用器由计数器 DD3.1 控制，频率为 50 kHz 的脉冲从施密特触发器 DD2.1 上的发生器施加到计数器的输入。频率通过选择电阻器 R8 来设置。电阻器R1设定流过传感器RK1的电流，并且在电阻器R2-R7上形成电压Ucm和Uobr。

运算放大器 DA1 (KR140UD1408A) 用作电压跟随器，具有高输入、低输出电阻和等于 1 的传输系数。然而，它会将通过中继器的信号电平偏移 OA 零漂移 Udn 的值。为了突出零漂移，地址输入上具有代码 11 的选择器多路复用器 DD4 将中继器的输入连接到公共线路。然后选择器-多路复用器DD11将电容器C5连接至中继器的输出，该中继器被充电至电压Udn。该电压施加到 DDXNUMX 微电路的 -Uobr 输入。可以看出，这样就完全消除了OA零漂对测温结果的影响。

元件DD2.2-DD2.4、电阻器R11-R13、二极管VD2、晶体管VT2-VT4用于熄灭指示器HG1.2上的无意义的零(几十度的放电)。二极管 VD1 在温度高于 99,9 时阻止零阻尼 ^оC、当显示器HG1.1显示1时。晶体管VT2、VT4和VT5放大DD2芯片的输出，提供DDXNUMX芯片可接受的电平。

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米。 4.电源电路

如果测量温度高于 99,9 ^о不假设C，可以去掉电阻R10、二极管VD1、VD2和晶体管VT1，而将元件DD2.4和电阻R13的剩余自由端相互连接。

在电源（图4）中，-4,7V的负电压以[2]中描述的方式形成，这使得可以使用具有较少数量的次级绕组的T1变压器。

温度计中使用的电阻可以是任何电阻。对于关键测量，建议使用具有低电阻温度系数的电阻器 R2-R5 - C2-29V、C2-36、C2-14。微调电阻R6和R7最好使用无线多匝，例如SP3-24、SP3-36、SP3-37、SP3-39、SP3-40、RP1-48、RP1-53、RP1-62a 。它们的名称可能与图中所示的有所不同，并达到几十千欧姆。

电容器 C9-C14 - K72-9、K71-4、K71-5、K73-16、K73-17。氧化物电容器可以是任何东西。其余的电容器是任何小尺寸的陶瓷电容器。电容器C1和C2尽可能靠近运算放大器DA1的电源端子，并且电容器C23-C25位于微电路DD1-DD5附近。

一体式稳定器DA3安装在面积至少16cm的铝板上²。变压器 T1 - TP132-19 或其他总功率至少为 3 VA、具有两个电压为 9 V 的次级绕组的变压器。

要建立温度计，需要连接一个电阻存储器来代替 RK1 传感器。开始调整前，将所有存储开关从一个锁到另一个锁转动数次，以去除其接触表面上形成的氧化膜。将微调电阻 R6 和 R7 设置到大约中间位置，电阻存储切换到 53 欧姆位置。完成此操作后，将温度计指示器上的微调电阻 R6 设置为 0,0 ^оS.

接下来，将开关切换到 77,61 欧姆的位置，这对应于 99,0 的温度 ^оC，或到93,64欧姆的位置（温度180,0 ^о和）。调节微调电阻 R7 以设置指示器上所需的温度。要控制开关，请移至 41,71 欧姆的位置。指标应显示-50,0 ^оC. [3] 中提供了此类操作的描述。

在没有电阻箱的情况下，可以通过众所周知的方式进行调节。将传感器和参考温度计固定在一起，放入装有融化冰的容器中，其中未融化冰的量应大于融化水的量。温度计和传感器不得接触冰和容器壁。潜水后，等待一段时间让温度计稳定下来。当它们稳定时，将指示器上的微调器 R6 设置为 0,0 ^оS.

然后将传感器和参考温度计放入充分混合的热水中。其温度越高，调节越准确。用微调电阻 R7 稳定读数后，将其带到参考温度计的读数。建议重复调整几次。

自己制作传感器时，测量一根任意直径、长度的铜线，使其在实际环境温度下的电阻与表中所示的值一致。 1. 20时的估计线长 ^о取决于其直径，如表中所示。 2. 假设该温度下铜的电阻率为0,0175 Ohm mm²/米

表1

T, ^оС	路，欧姆	T, ^оС	路，欧姆
0	53,00	20	57,52
15	56,39	21	57,74
16	56,61	22	57,97
17	56,84	23	58,19
18	57,06	24	59,42
19	57,29	25	58,65

表2

标称铜直径，mm	长度m
0,05	6,45
0,03	9,29
0,07	12,65
0,08	16,52
0,09	20,91
0,1	25,85

最简单的选择是测量导线的余量，然后将其缩短，以获得所需的电阻。

但将传感器的电阻调整到表中所示的值是特别准确的。 1值不值得。确实，在建立的过程中，还是要使用微调电阻R6和R7。

将传感器线以双股方式缠绕在线圈上，之前将其对折。这种传感器没有电感，其每半线上的所有电磁拾音器都是相互中和的。当使用电阻箱设置带有自制传感器的设备时，需要考虑传感器实际电阻与标准电阻的偏差[1]。

为传感器电路供电的 5 V (d) 电压源必须与其他电路电隔离。拒绝这样的源将允许使用仪表放大器 AD623。

这种放大器也是理想的，因为它对不可避免地出现在传感器的连接线上的共模噪声具有大的衰减系数。放大器与温度计的连接电路如图 5 所示。 8221.可以使用其他类型的仪表放大器，如AD1168、LT4194、MAXXNUMX。

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米。 5. 温度计放大器开启方案

上图。图6示出了其中可以使用任何运算放大器的仪器放大器的电路。所有电阻的推荐值为 51 kOhm，但它们可能有所不同。只需要以最大可能的精度（误差为百分之一）满足条件R1=R2和R3=R4=R5=R6。

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米。 6、仪表放大电路

仪表放大器的增益取决于外部电阻Rg的阻值：

K = 1 + (R1 + R2)/Rg。

如果没有，则等于1，电阻R2和RXNUMX可以用跳线代替。

通过传感器的电流会将其加热，从而导致温度测量误差。电阻器 R1（参见图 3）的计算结果是，传感器电路中流过约 4,43 mA 的电流，温度每变化 1 度，电压 Ud 就会变化 1 mV。可以通过增大电阻 R1 来减小电流。然而，电流减少多少倍，就需要增加运放DA7的级增益，为此需要改变温度计电路，如图XNUMX所示。 XNUMX. 在这种情况下，增益为

K = 1 + R2`/R1`。

但你不应该因为减小电流而得意忘形，因为当有用信号被放大时，干扰也会增加。增益的温度漂移不会影响测量结果，因为所有参与测量的信号都一一通过同一个放大器并按比例变化。他们的关系依然没有改变。

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米。 7. 改变部分温度计电路

滤波器的应用，其方案如图8所示。 1 将显着减少共模干扰，并保护 DD1 芯片的输入免受在任何紧急情况下连接传感器和温度计的电线上可能形成的过电压的影响。双绕组扼流圈 L2 可以在许多电子设备（例如计算机显示器）的电源电路中找到。该滤波器包含在将 X4 连接器的引脚 1 和 1 与 DD3 微电路的引脚连接的电路断路中。断点位置如图所示。 XNUMX 个十字架。

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米。 8.滤波电路

如果您打算使用多个传感器，则应交换将传感器连接到温度计的所有五根电线（包括公共电线）。开关可以是任何东西。

文学

电阻温度计校准。 - URL：axwap.com/kipia/docs/datchiki-temperatury/termometry-soprotivleniya.htm。
来自一个变压器绕组的两个电压（国外）。 - 广播，1981 年，第 5-6 期，第 72 页XNUMX.
Homenkov N.，Zverev A. 数字温度计。 - 广播，1985 年，第 1 期，第 47 页48、XNUMX。

作者：V. Prokoshin

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