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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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