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    高溫溫度記錄儀設計原理
     

     高溫溫度記錄儀設計原理

    一、高溫溫度記錄儀設計背景

      高溫溫度記錄儀應用于非常多的領域,具有非常高的商業價值,比如說,食品、醫藥、電子和化工行業的倉庫,冷庫,陰涼庫,實驗室,凈化車間,電子封裝材料倉庫,運輸車等需要溫度測量的場合,特別是主要使用于一些溫度較高的環境下,比如蒸鍋,蒸箱,油鍋,殺菌鍋,反應釜等等高溫環境。

    二、高溫溫度記錄儀設計方案

    1.傳感器的選擇

    不同傳感器特點對比:

     

    熱電偶

    RTD

    熱敏電阻

    集成硅

    溫度范圍

    −270 至1800°C

    −250 至900 °C

    −100 至450°C

    -55 至150°C

    靈敏度

    幾十個μV /°C

    0.00385 Ω / Ω / °C(鉑材料)

    幾個Ω / Ω /°C

    根據技術,靈敏度為
    -2mV/°C

    精度

    ±0.5°C

    ±0.01°C

    ±0.1°C

    ±1°C

    線性度

    需要一個至少4 階的多項式或一個相當查找表。

    需要一個至少2 階的多項式或一個相當的查找表。

    需要一個至少3 階的多項式或一個相當的查找表。

    在±1°C 范圍內。無需線性化處理。

    耐用性

    熱電偶的大線規導線使這類傳感器更加堅固耐用。此外,使用的絕熱材料增強了熱電偶的堅固性。

    RTD 很容易由于震動而損壞。這是因為它們通常具有26 至30 根很容易折斷的AWG 導線。

    熱敏電阻元件的外殼多種多樣,但其中穩定密封的當屬玻璃外殼。一般來說,熱敏電阻處理起來較為困難,但其不會受到震動影響。

    與任何塑封的IC (諸如雙列直插式封裝和表面貼裝IC)一樣耐用。

    在攪拌油中的時間

    短于1S

    1 至10 秒

    1 至5 秒

    4 至60 秒

    激勵

    不需要

    電流源

    電壓源

    典型供電電壓

    輸出形式

    電壓

    電阻

    電阻

    電壓、電流或者數字信號

    典型尺寸

    焊珠直徑 = 5 倍的導線直徑

    0.25 x 0.25 英

    0.1 x 0.1 英

    從TO-18 晶體管封裝至塑料DIP 封裝

    綜合比對上述傳感器種類,所以我們選擇RTD材質作為高溫溫度記錄儀測溫傳感器,PT100是RTD材料中應用的一種;

    PT100傳感器應用于非常多的測溫場合,主要適合-200-600之間測量設計方案,主要優點有:測量精度準確,測量相應速度快等特點;

    高溫溫度記錄儀測溫信號放大電路

       采用PT100一般有兩種設計方案:

    1.設計一個恒流源通過Pt100 熱電阻,通過檢測Pt100 上電壓的變化來換算出溫度;
    2.采用惠斯頓電橋,電橋的四個電阻中三個是恒定的,另一個用Pt100 熱電阻,當Pt100電阻值變化時,測試端產生一個電勢差,由此電勢差換算出溫度。兩種方案的區別只在于信號獲取電路的不同,其原理上基本一致。圖一所示為測溫原理圖

    改善高溫溫度記錄儀測溫精度的方法:

    通過改善Pt100 接線方式對誤差進行補償;

    鉑熱電阻的使用,一般有三種接法,分別是二線制接法、三線制接法和四線制接法,如圖4
    所示,不同的接法適應于不同的精度要不求。
    1.二線制接法:如圖4(a)所示,這種接法不考慮Pt100 電纜的導線電阻,將A/D 采樣端與電流源的正極輸出端接在一起,這種接法由于沒有考慮測溫電纜的電阻,因此只能適用于測溫距離較近的場合。
    2.三線制接法:如圖4(b)所示,這種接法增加了用于A/D 采樣的補償線,三線制接法消除了連接導線電阻引起的測量誤差,這種接法適用于中等測溫距離的場合。
    3.四線制接法:如圖4(c)所示,這種接法不僅增加了A/D 采樣補償線,還加了一條A/D對地的補償線,這樣可以近一步的減小測量誤差,可以用于測溫距離較遠的場合。如果只從精度上考慮,采用四線制接法。

     

     

     


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