平時經常會遇到一些需要測溫的場合,可以用的器件很多,比如ds18b20,dht11這種有源器件,或者熱電偶,鉑電阻,NTC熱敏電阻等無源器件。今天主要分享的是一個網上看到的鉑電阻測溫的電路 (選型及設計好壞與否不做評論,只分析原理),電路圖如下,畫紅色圈的是鉑電阻:
這個電路的大體思路是類似開爾文式的測電阻法,左側的運算放大器作為一個恒流源(等效為下圖的激勵源I),右側儀表運算放大器作為一個差分電壓測量(等效為下圖中的電壓表),測量在固定電流激勵下的在鉑電阻上產生的壓降。
恒流源:
左側的運算放大器構成一個簡易的恒流源。由于存在 負反饋,所以虛短虛斷成立。由于虛短,反相輸入端電壓等于同相輸入端電壓等于2.5V。由于虛斷,沒有電流流過運算放大器輸入端,所以 電流按照綠色路徑流動,所以流過鉑電阻的電流為0.1mA,即運算放大器為鉑電阻提供一個 0.1mA的電流激勵,轉化為電壓給后級的差分放大 。
差分放大:
差分放大采用了ADI的 儀表放大器AD623 ,具有高輸入阻抗,增益可設,圖中設定的增益為20倍。
假如鉑電阻阻值為100Ω,那么在0.1mA的電流源激勵下,鉑電阻兩端產生的壓降0.1mA*100Ω=10mV,然后再經過AD623差分放大20倍,輸出電壓為200mV。
然后再通過R65和C51的RC低通濾波器后給單片機的ADC去采集。單片機ADC采到電壓后,再反推鉑電阻阻值,從而計算環境溫度。
AD623功能框圖,及增益計算公式。
開爾文測電阻法 (又稱四線法測電阻,臺式萬用表一般都有)相比于常規的二線法測電阻的好處在于 可以將引線上的線上電阻(圖中的紅圈)去掉,以提高測量精度。 當然,在測量小電阻的情況下,如果想要獲得更精準的測試數據,那么相應的就 要提高激勵源的電流 ,從而得到更好的測試數據。
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