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1、熱敏電阻溫度測(cè)量電路
下圖是溫度在0~50℃范圍的測(cè)量電路。當(dāng)溫度為0℃時(shí)輸出電壓是0V,溫度為50℃時(shí)是5V。他可以與電壓表鏈接來測(cè)量溫度,也可以連接AD轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字量,利用計(jì)算機(jī)之類進(jìn)行測(cè)量。
1、 工作原理
該電路由檢測(cè)溫度的熱敏電阻和1個(gè)運(yùn)算放大器電路,以及將0~50℃的溫度信息變換為0~5V電壓的2個(gè)運(yùn)算放大器電路構(gòu)成。
熱敏電阻檢測(cè)溫度時(shí),利用熱敏電阻與電阻分壓后的電壓作為檢測(cè)電壓進(jìn)行處理,在這里是利用運(yùn)算放大器的電壓跟隨器電路提取的。輸出電壓的極性為正,隨著溫度的上升,熱敏電阻的電阻值降低,所以輸出電壓也下降。
檢出的信號(hào)加在和電阻構(gòu)成的差動(dòng)放大電路的正輸入端上,而
2、加在負(fù)輸入端上的是由、、對(duì)5V分壓后的電壓,這部分是電壓調(diào)整電路,可以在溫度為0℃時(shí)將的輸出電壓調(diào)整為0V,這樣就可以輸出與溫度上升成比例的負(fù)電壓。
的輸出加在由構(gòu)成的反轉(zhuǎn)放大電路上被放大,放大倍數(shù)為—倍。調(diào)整可以使溫度達(dá)50℃時(shí)的輸出電壓為+5V。
通過調(diào)整和,可以在0℃時(shí)得到0V的輸出電壓,50℃時(shí)得到5V的輸出電壓,使輸出電壓與溫度成比例。
2、 設(shè)計(jì)
(1)溫度測(cè)量范圍以及輸出電壓、電源電壓的確定:設(shè)定溫度測(cè)量范圍為0~50℃,這時(shí)的輸出電壓是0~5V。電路使用的電源為15V,基準(zhǔn)電壓為5V。
(2)熱敏電阻和運(yùn)算放大器的選定:這里使用NTC型熱敏電阻,選用25℃的電
3、阻值為10KΩ,誤差在1%以內(nèi)的NTH4G39A 103F02型,這種熱敏電阻的常數(shù)為B=3900。
(3) 補(bǔ)償電阻的確定:電阻的作用是當(dāng)熱敏電阻的溫度變化時(shí),將相對(duì)應(yīng)的輸出電壓的變化線性化。設(shè)線性化的溫度范圍是0~50℃,,那么補(bǔ)償電阻可由下式求得:
(4) 電阻、、電容器的確定:這是給熱敏電阻提供電壓的分壓電阻,這個(gè)電壓是通過電阻和將5V電壓分壓而得到的。
在設(shè)定熱敏電阻電路的分壓時(shí),要考慮如何避免自加熱的影響,根據(jù)耗散常數(shù)(mW/℃)來判斷,這里的電路電壓應(yīng)為0.5V。
設(shè)定時(shí)要使的值比的值小很多,這里取為68Ω。然后決定電阻的值,使得能夠獲
4、得合適的熱敏電阻電路的電壓:
熱敏電阻電路=電源電壓
因此可以由下式計(jì)算出:
=11=620Ω
電容器的作用是除去電源電路的噪聲,這里選用容量0.1,耐壓35V的陶瓷電容器。
(5) 電阻的確定:這些電阻的作用是使運(yùn)算放大器作為差動(dòng)放大器工作,這里設(shè)定差動(dòng)放大器的增益為1倍,所以各阻值都相同,均取10kΩ。
(6) 電阻、、的確定:它們的作用是當(dāng)溫度為0℃時(shí)所提供的電壓能夠使的輸出電壓為0V,當(dāng)0℃時(shí),的輸出電壓是0.403V。利用為100Ω.
和可以通過求解下面聯(lián)立方程式計(jì)算出:
(7) 電阻、、的確定:這些電阻與運(yùn)算放大器一起構(gòu)成反轉(zhuǎn)放大電路,這部分的作用是將50℃時(shí)
5、的輸出電壓放大到5V。
根據(jù)熱敏電阻的特性,50℃時(shí)的輸出電壓約為—2.4V,將它放大很多,這里取=10kΩ。
另外,在確定電阻值時(shí)應(yīng)該確保能夠?qū)ⅰ?.2 ~ —2.6V的輸出電壓放大到+5V,就是說能夠獲得—2.3 ~ —1.9倍的增益。所以和應(yīng)該滿足下面的方程式:
這里取=18kΩ、=5kΩ。
(8) 電源電路旁路電容的確定:電容器的作用是除去電源電路的噪聲以及布線上產(chǎn)生的電感的影響,這里選用容量0.1,耐壓35V的陶瓷電容器。
(9) 、的調(diào)整:首先調(diào)整可變電阻使的值為最大,然后再在溫度為0℃時(shí),調(diào)整使的輸出電壓為0V,最后在溫度為50℃時(shí),調(diào)整使的輸出電壓為+5V。
(10) 這樣調(diào)整的結(jié)果就可以得到與溫度成正比例的輸出。
3、 原理圖