Pt1000的信号调理 信号调理

今天琢磨了一下Pt1000的信号调理电路。Pt1000是热敏电阻,温度越高,电阻值越大,线性度很好。Pt100类似。0度时电阻值为1000ohm,所以叫Pt1000。问题是,如何在温度变化时取得和读出信号。下图是李老师的电路。可变电阻是Pt1000,下同。R1、R2、R3组成一个分压网络。R4、C1和R5、C2是两个RC滤波器,认为不参与分压。两个滤波后的信号进单片机,ADC转换后作差分,差分值是随着温度变化的。根据差分值来计算R2的阻值,进而得到温度。差分值与这个电路的精度无关,差分值的变化范围与精度有关。ADC为10位,取R1=R3=3.3K,R2在0度时为1K,差分值为131,200度时为1.76K,差分值为215,变化范围是84,200/84=2.38,即精度为2.38度。这个精度对于简单的温控是够用的。但是进单片机两根线,嫌多。 流过分压网络的电流越小越好,因为电阻自己发热会影响精度。因此电阻越大越好。
下图是一个不太正确的差分电路。本义是用Pt1000和两一个固定的1000欧的电阻各做一个分压网络,在0度的时候两者的分压值应是一样的。把两个差分值做减法并放大。但是放大器的减法电路的电阻也成为分压网络的一部分,不能把原来的分压网络的输出视为电压源,电路的计算变复杂了。
Pt1000的信号调理 信号调理
下图是上图的改进,把标准1K电阻的分压网络的输出直接接到运放的同相输入,则反向输入的电压应与它保持一致。 设想两个分压网络的输出一样,则R18上无电流流过,即此时的输出就是分压网络的输出。当R16的阻值升高时,则流过R16的电流减小,而流过R17的电流时不变的,此时需要有电流流过R18来作为补充,因此运放输出端(7脚)的电压升高了。这个电路与上图相比,既简单又正确。但是它的输出范围是从分压网络的输出到正电源规,同时欲使流过分压网络的电流小,则发压网络的输出电压必较高,这使温度测量的分辨率不高。
下图是进一步改进,再去掉一个电阻,并把Pt1000的的分压网络的一个电阻直接放在反馈回路里。这样,在0度时,运放的输出就是0,在R24阻值增加时,流过它的电流减小,即流过R25的电流减小,因此运放的输出增加。输出的变化范围从0向上,不超过标准电阻分压网络的输出。R24增加一倍时,运放输出增加到发压网络输出的一半。显然,分压网络的输出越高,温度测量的分辨率也越高。这是一个好的特性。

从第二个图到第四个图,系统越来越简单而特性特性越来越好。



  

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