第14章铂电阻的应用概述.ppt

第14章铂电阻温度测量系统的设计 14.1 设计任务 14.1 设计任务 本例设计的是一个测温范围为0到100摄氏度的测温仪。读者应能够根据铂电阻的特性建立传感器的模型，并设计相应的测量电路。通过本设计，应掌握以下内容： 1）了解铂电阻测温的原理，会根据铂电阻的阻值与温 度的关系建立仿真模型； 2）掌握铂电阻的测温电路； 3）会用LabVIEW设计温度显示模板，把电路输出电压值转换成温度及参数的显示 。 14.2电路设计 14.2.1 传感器模型的建立 金属铂电阻器性能十分稳定，在-260～+630℃之间，铂电阻用做标准温度计；在0～+630℃之间，铂电阻与温度的关系如下： （14-1） 其中（0℃时电阻）R0=100，A=3.9684×10-3，B= -5.847×10-7。 然后把参数带入得 （14-2） 14.2电路设计 ◆有了温度与铂电阻的关系式，我们可以建立以下的模型，如图14-1所示。以V1代表温度T，压控多项式函数模块用来实现上述函数，其输出为电压值，由铂电阻的原理，模型模拟的应是电阻值，所以再加一个比例系数为1的压控电阻，因此输出电阻值按算式随温度值的变化而变化。 14.2电路设计 14.2.2测量电路组成与原理 ◆当温度变化时，热电阻的阻值随温度的变化而变化。对温度的测量转化为对电阻的测量，可将阻值的变化转化为电压或电流的变化输入测量仪表，通过测量电路的转换，即可得被测温度。测温电路由以下4部分组成。 1）稳压环节： ◆稳压环节用于为后面的电路提供基准电压，如图14-2所示。稳压二极管稳压电路的输出端接电压跟随器来稳定输出电压。电压跟随器具有高输入阻抗、低输出阻抗的优点。 ◆稳压二极管稳压电路是最简单的一种稳压电路，它由一个稳压二极管和一个限流电阻组成。从图14-3的稳压管稳压特性曲线可以看到，只要稳压管的电流，则稳压管就使输出稳定在附近，其中是在规定的稳压管反向工作电流下，所对应的反向工作电压。限流电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。 14.2电路设计 ◆设计稳压二极管稳压电路首先需要根据设计要求和实际电路的情况来合适的选取电路元件，以下参数是设计前必须知道的：要求的输出电压、负载电流的最小值 和最大值（或者负载的最大值和最小值）、输入电压的波动范围。 14.2电路设计 根据上面的情况，可以确定以下元件和参数的选取： ① 输入电压的确定： 知道了要求的稳压输出，一般选为的2到3倍。也就是如果要获得10V的输出电压，那么整流滤波电路的输出电压应在二十几伏左右，然后选取合适的变压器，以提供合相应的电压。 ② 稳压二极管的选择： 稳压二极管的主要参数有三个：稳压值、最小稳定电流和最大稳定电流。 14.2电路设计 ◆ 选择稳压二极管时，应首先根据要求的输出电压来选择稳压值UZ ,使 UO=UZ 。确定了稳压值后，可根据负载的变化范围来确定稳定电流的最小值IZ和最大值 IZM。一般要求额定稳定电流的变化范围大于实际负载电流的变化范围，即： ◆同时最大稳定电流的选择应留有一定的余量，以免稳压二极管被击穿。综上所述，选择稳压二极管应满足： （14-3） 14.2电路设计 ③ 限流电路R的选择： ◆限流电阻的选取应是稳压管中的电流在额定的稳定电流范围内，即 由图14-2可知：