實(shí)際積極反饋對(duì)于完善 PRTD 的力量
出處:維庫電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2024-09-27 16:20:16 | 485 次閱讀
圖 1 PRTD 電路無恥地復(fù)制了 Nick C 將普通數(shù)字萬用表制作成精密數(shù)字溫度計(jì)的想法。
圖 1 的電路在概念上與 Nicks 的電路相同,將 PRT 置于具有 PRT 恒流激勵(lì)的基本橋式拓?fù)渲?。但在一個(gè)細(xì)節(jié)上有所不同。只有橋的 PRT 一半通過恒流進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié),而另一半(調(diào)零)只是一個(gè)無源分壓器。這種策略在一定程度上減少了部件數(shù)量(節(jié)省了兩個(gè)晶體管、一個(gè)運(yùn)算放大器,可能還節(jié)省了一兩個(gè)電阻器)。但它不會(huì)使電路工作明顯變差或變好。校準(zhǔn)過程與 Nick's DI 中解釋得很清楚的過程相同,可達(dá)到的精度也相同。我當(dāng)然不會(huì)試圖與尼克在這方面寫得很好的文章競(jìng)爭(zhēng)。事實(shí)上,我想您可能會(huì)合理地問這樣一個(gè)類似的電路是否真的值得首先單獨(dú)出版。幸運(yùn)的是,我們的故事還沒有結(jié)束。
由于電橋的無源側(cè)造成 PRT 信號(hào)衰減 10%,為了復(fù)制 Nick 的 1 mV/ o C 直接讀數(shù)的出色功能,我必須將 PRT 激勵(lì)電流Iprt提高同樣的 10 % 產(chǎn)生更大的信號(hào)。因此,我將Iprt = 110% x 1mV/ o C / 0.03851 = 2.857 mA,而不是Nick 在他的雙恒流源電路中使用的2.597 mA 。到目前為止,一切都很好。
但這讓我開始思考Iprt的進(jìn)一步倍數(shù)可能會(huì)產(chǎn)生什么影響。當(dāng)然,這非常有趣,因?yàn)殂K的溫度系數(shù)并不完全隨溫度恒定,這一事實(shí)由 Callendar-Van Dusen 多項(xiàng)式描述。它預(yù)測(cè)隨著溫度T 的增加,鉑的溫度系數(shù)從 0 o C 值開始穩(wěn)定下降。請(qǐng)注意令人討厭的二次“B”項(xiàng)。
R(T) = R(0) [1 + (AT) – (BT 2 )]
A = 3.9083 10 -3
B = 5.775 10 -7 因此,我計(jì)算了電路在 0 o C 至 100 o C 范圍內(nèi)的輸出,同時(shí)逐漸提高Iprt。有趣的結(jié)果如圖 2所示。X軸 = 實(shí)際溫度,紅色= 讀數(shù)誤差(以度為單位)。
要利用這種效應(yīng)來連續(xù)自動(dòng)修正讀數(shù),只需添加 R8 和 R9 即可生成圖 3中提供的正反饋?,F(xiàn)在:
Iprt(T) = Iprt(0)(1 + 0.15(Vprt(T) – Vprt(0)) 因此,當(dāng)讀出電壓從 0 變?yōu)?100 mV 時(shí),Iprt激勵(lì)電流會(huì)增加 0 至 +1.5%,以實(shí)現(xiàn)精確的線性化讀數(shù)。
圖 3 正反饋的殘余誤差如圖 4所示。
圖 3通過 R8 到參考 U1 的 40 mV 正反饋會(huì)隨著溫度的升高而增加 PRT 激勵(lì)電流,從而使溫度讀數(shù)線性化,使溫度計(jì)精確到 +/-0.1 o C。
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