 |
; ·
Следует помнить, что ток термистора вызывает его саморазогрев. Приводимая в технических характеристиках мощность рассеяния 0.25 Вт; 0.5 Вт или более соответствует максимально допустимой температуре для материала термистора (обычно 240...300 °C). Избыточный нагрев термистора по отношению к измеряемой температуре не должен превышать объявленной ошибки измерений разрабатываемого электронного термометра. Например, при измерении температуры человеческого тела ошибка измерений не должна превышать 0.1 °C. Это обязывает выбирать ток термистора таким, чтобы вызванный действием тока разогрев не превышал измеряемую температуру более чем на 0.1 °C. Очевидно, что температура термистора зависит как от тока, так и от условий охлаждения. Если термистор находится в воздушной среде с естественной конвекцией, то коэффициент его саморазогрева приближенно может быть принят 0.2...0.5 °C/мВт (при температуре до 100 ° C). Тогда для рассматриваемого примера рассеиваемая в термисторе мощность не должна быть более 0.5...0.2 мВт.
Термисторы с номинальным сопротивлением от нескольких ом до нескольких килоом используют обычно для измерений температур ниже 100 ° C. Термисторы с R0 более 10 кОм применяются для измерений температур свыше 100 ° C. Первые каскады усиления для последовательной (рис. 2.8) и параллельной (рис. 2.9) линеаризаций построены по схеме инвертирующего усилителя.
Рис. 2.8. Предварительный усилитель термисторного
термометра с последовательной линеаризацией
Цепь R1 - R3 (рис. 2.8) является делителем напряжения для питания последовательного соединения GL и GT. Для того чтобы изменения проводимости GT не влияли на напряжение, снимаемое с делителя, сопротивление резистора R3 должно быть существенно меньше (в десятки раз) значения (1/GL + 1/GT). В соответствии с “золотым правилом”, входы операционного усилителя в линейном режиме усиления эквипотенциальны и, значит, в нашем случае равны нулю. Таким образом, необходимое падение напряжения на R3 равно сумме падений напряжения на GL и GT. Последние могут быть легко определены после выбора термистора, его тока и расчета GL с учетом выбранной средней температуры. Получаемое из расчета падение напряжения на R3 достаточно мало (0.05...0.15 В для измерения температур ниже 100 °C). Резистор R1 служит для подстройки чувствительности. Размах выходного сигнала определяется выбором значения R4. Цепь R5 - R6 предназначена для подачи смещения, компенсирующего постоянную составляющую сигнала. Полярность выходного сигнала может быть изменена на противоположную инвертированием направления тока в измерительной цепи.
В схеме (рис. 2.9) требуется стабилизация тока цепи RL║RT. Это требование легко удовлетворяется, если стабилизировано напряжение, приложенное к R2. В соответствии с “золотым правилом” операционного усилителя ток, текущий через R2, равен току цепи RL║RT. Отсюда выходное напряжение усилителя Uвых = (UVD/R2) RР, где UVD – падение напряжения на стабилитроне; RP – сопротивление цепи RL║RT, рассчитываемое по формуле (2.2). Ток термистора в данной схеме может быть изменен подбором сопротивления R2 или заменой стабилитрона на другой, с иным напряжением стабилизации. Компенсацию постоянной составляющей на выходе усилителя целесообразнее производить в следующих каскадах усиления сигнала. Если ток в стабилитроне выбранного типа может быть задан в десятки раз больше тока параллельной цепи RL║RT, то в этом случае допустимо исключить из схемы повторитель AD1.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.