Un semplice convertitore temperatura-tensione. Schema, descrizione

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Per un amplificatore con ingresso differenziale bilanciato (Fig. 1), nella condizione RV = R1" = R1, la tensione di uscita è determinata dall'espressione [1]:

Uout \u2d -Uin (R3-R1) / (R3 + R1). (uno)

Nel circuito di feedback negativo, invece del resistore R2, è possibile includere un sensore di temperatura lineare, la cui resistenza dipende dalla temperatura

Rt = R0 + αt, (2)

dove R0 è la resistenza del sensore di temperatura a O°C; a - coefficiente di sensibilità alla temperatura, Ohm/°C; t - temperatura, °C.

Prendendo la resistenza R3 uguale a R0, otteniamo

Uout \u1d -Uin αt / (R0 + R3). (XNUMX)

Se forniamo la condizione

Uinα/(R1 +R0) = 1, (4)

quindi, come segue dall'espressione (3), all'uscita dell'amplificatore operazionale otteniamo una tensione numericamente uguale alla temperatura del sensore di temperatura. La resistenza R1 per garantire questa condizione è determinata dalla relazione

R1 =αUin-R0. (5)

Per ottenere una buona stabilità del convertitore, è necessario utilizzare un amplificatore operazionale di alta qualità, ad esempio K140UD17A.

La possibilità di utilizzare tale convertitore come collegamento a un multimetro digitale basato sull'ADC KR572PV5 è mostrata in Fig. 2. Il set-top box è alimentato dalla batteria del multimetro. La temperatura viene misurata utilizzando una scala di tensione con un limite di 200 mV.

(clicca per ingrandire)

Un sensore di temperatura resistivo è un sensore di temperatura standard con parametri R0 = 50 Ohm, a = 0,214 Ohm/°C. Per il convertitore, la tensione Uin, corrispondente alla tensione di riferimento utilizzata a tale scopo dallo stabilizzatore ADC interno, è pari a 3 V [2]. Poiché le misure di tensione vengono effettuate in millivolt, dall'espressione (5) si ottiene

R1 - 30000,214 - 50 = 592 ohm.

Il bilanciamento del ponte viene eseguito dal resistore R5 con il resistore R = R3 = R0 collegato al posto del sensore.

Per determinare il valore dei resistori R1 e R2, si consiglia di misurare il valore UBX di ciascun multimetro specifico. Le misurazioni vengono eseguite collegando l'ingresso di misura del multimetro "V/Ω" al terminale positivo della batteria. Il secondo ingresso ("idle") del multimetro rimane non collegato.

Da notare che per quello mostrato in Fig. 2 schema di collegamento del set-top box, il multimetro visualizza un segno “-” per valori di temperatura positivi e per temperature negative, al contrario, un segno “+”. Questo inconveniente può essere eliminato utilizzando un alimentatore stabilizzato bipolare esterno per il set-top box. In questo caso, il resistore R3 del set-top box è collegato al punto medio (filo comune) della sorgente. Se non è richiesta un'elevata precisione di misurazione, per riflettere correttamente il segno della scala Celsius, è sufficiente modificare i punti di connessione degli elementi R4 (Rt) e R3 (Fig. 2). L'errore sistematico di misurazione in questo caso sarà di circa 1 °C a 50 °C e poco più di 3 °C a 100 °C.

Se non è disponibile un sensore standard, è possibile realizzarlo da soli secondo le raccomandazioni [3], specificando la resistenza dei resistori R1, R2, tenendo conto del coefficiente di temperatura della sensibilità del materiale. Nel convertitore, si consiglia di utilizzare resistori di precisione C2-29 (o analoghi) con i valori più vicini delle serie E96 o E192. Come ultima risorsa, è possibile utilizzare lo stesso multimetro per selezionare tra resistori metallo-dielettrici di valori simili con resistenze vicine ai valori calcolati.

Letteratura

Alekseenko A. G., Colombet E. A., Starodub G. I. Applicazione di microcircuiti analogici di precisione. 2a ed. - M.: Radio e comunicazione, 1985, p. 75, 76.
Biryukov S. Applicazione di ADC KR572PV5. - Radio, 1998, n. 8, pag. 62-65.
Homenkov N. Zverev A. Termometro digitale. - Radio, 1985, n. 1, p. 47-49.

Autore: B. Porokhnyavy, Krasnoyarsk

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