测温精度可达±0.01℃的RTD电路

相对NTC而言,RTD器件的精度比较高,时间和温度的稳定性也最高,线性-温度特性也最稳定,因此在过程控制系统的温度测量电路中获得广泛的应用。本文介绍RTD传感单元所需要的一种稳定的激励电流源及其应用电路。如图1所示,由一个电压参考源和两个运算放大器可以构成1mA的电流源。

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《电子工程专辑》

按图中的条件,通过R_REF的电流为I_RTD=V_REF/R_REF。

该电路产生的电流与参考电压源的数值成正比,参考电源还可以作为模/数转换器的参考电源。

电路的绝对误差由下列因素决定:

1. 参考电源的绝对误差

2. 运算放大器的初始偏置电压

3. 运算放大器A1的输出摆幅

4. 电阻之间的匹配程度

R_REF和RTD电阻的绝对值。温度的变化会引起上述元件的数值发生漂移,

由温度变化造成的基本误差来自:

1. 电压参考源

2. 运算放大器的偏置漂移

3. RTD元件的数值

RTD元件阻值的变化通常由A/D转换器量化,如图2所示。RTD元件上的电压降由A3测出并通过A4构成的滤波器放大。在本电路中,要求选择三端RTD器件,这样的设置可以使引线电阻引起的误差最小,并使引线电阻随温度的漂移最小。

在本电路中,0℃时RTD元件的电阻为100Ω。如果要测量-200℃到300℃范围的温度变化,则RTD元件的电阻应在23Ω到331Ω之间。由于相对而言,电阻较低,引线电阻和引线电阻随温度的漂移会对温度测量产生重要影响。从文献#386 AN687中可以看到,当满足图2条件,且引线电阻相等时,运算放大器A3的输出电压等于RTD器件的输出电压。A3输出经过A4、R3、C3、R4和C4组成的滤波电路,才输入到A/D转换器。

从上述电路可见,采用RTD器件测量温度比采用热敏电阻或硅温度传感器所需要的外围调理电路更多,但是在较宽的温度范围内,其线性度和精度都较高。如果在微处理器内部进一步线性化,则RTD电路的测温精度可以达到±0.01℃。

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