由铂电阻传感器构成的数字显示温度检测控制电路

2017-02-11 18:16分类：电子元器件阅读：

下图是由铂电阻传感器构成的数字显示温度检测控制电路。该电路测量误差小于0. 15%，适用于工业上精密温度测量和控制的场合。

1．电路组成

上图所示电路以ICl - IC5为主组成。其中，ICl-IC3是3只高精度运算放大器，其型号为ICL7650(或用OP-07等型号代替)。对于精度要求不高的场合，也可采用LM741或vA741等型号。IC4的型号为ICL7170CPL，是一块A/D(模拟数字)转换集成电路；IC5的型号为TLA31，是一块精密基准电压集成电路。

KA是一种型号为JEX-22F-22、12V的直流继电器，为执行元件，其触点（图2-90中未画出）用于控制加温元件的状态（是通电加温还是断电停止加温）。

温度传感器RT是一种分度为Ptl00的铂电阻。标准铂电阻传感器是目前国际温标仪器，它具有很宽的测温范围，可以在- 200-850℃的温区内测量，并有极好的稳定性。

下表为Ptl00铂电阻温度值与阻值对照。由表可见，铂电阻的温度灵敏度随温度的上升而降低。

上图所示电路中，IC1及其外围元件构成了温度检测转换电路；102及其外围元件构成了反相放大电路；IC3、VT1及其相关元件构成了比较和驱动控制电路；RP3用于设定温度值；SA1为设定和测量功能切换开关；IC4及其外围元件构成了A/D转换、非线性校正、温度显示电路；RP2为线性补偿可调电位器。

2．温度检测放大电路
铂电阻RT连接在IC1的负反馈回路中。当RT随温度变化时，运算放大器IC1的增益也会发生相应的改变，由此可将传感器感受到的温度信息转变成电压的变化，该信号从⑥脚输出，送到后级电路。

从IC1⑥脚输出的信号经R7加到102反相信号输入端②脚，该信号经反相放大后从⑥脚输出并分为两路：一路作为测量显示信号经开关SA1到由IC4组成的电路；另一路加到比较器IC3的反相输入端②脚。

3．温度显示电路

从102⑥脚输出的信号经开关SA1、电阻Rio加到A/D转换集成电路ICL7107CPL的模拟信号输入端⑨脚。上面已经说过，铂电阻的温度灵敏度随温度的上升而降低，电路正是巧妙地利用A/D转换器的转换特性进行高精度线性补偿的。从图2-90中可以看出，ICL7170CPL的基准输入电压负端⑦脚(REFLO端)通过RP2、R11与输入信号相连，故⑦脚上的电位会随输入信号发生变化。

●当被检测的温度较低时，IC4⑦脚上的电压也较低，而IC4的⑦脚（REFHI端）上的基准电压是由Ri、R3、RPi、Rs等分压后得到的。这是一个固定电压，该电压与加到IC4⑦ 脚上的电压比较，基准参考电压较大，故此时A/D转换器的灵敏度较低。

●当被检测的温度较高时，SA1送来的信号经分压后加至IC4③脚的电压较高，使④脚电压低于⑦脚电压，此时A/D转换器的灵敏度较高。因此，A/D转换器的转换特性正好与铂电阻温度灵敏度关系相反，适当调节RP2的电阻值，可以较好地补偿非线性。从使用效果上看，这种非线性校正方式可以使温度测控仪的测温非线性误差小于0. 1%。

4．温度设定

温度设定是由开关SA1处于设定位置时通过调节RP3的值对温度进行设定的，此时显示的数值即为设定的温度值。设定好温度后，将开关SA1拨至测量位置即可进行温度的测量和控制。

5．温度控制

比较器103的同相端③脚为基准电压输入端。基准电压是由R1、R3、RP3分压后得到的。比较信号是由102⑥脚输出的加到103②脚上的检测信号，两者进行比较，其结果决定了VTi

的状态（导通或截止），进而由继电器KA吸合或释放来实现将温度值控制在设定值上。
提示：

上图所示电路的调整有一定的技巧，以量程- 200- +200℃（此时分辨率为0.1℃）为例，具体调整方法如下：

●用精度较高的电阻或精密电阻箱的100. OOΩ电阻代替RT，调RPi的值，使显示屏显示“00. 0"n●用175. 84Ω代替RT，调节RP4，使显示屏显示出准确的“200.0”。

●用138. 50Ω代替RT，调节RP2，使显示屏显示“100.0”。

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