热敏电阻温度传感器的线性化补偿

热敏电阻温度传感器的线性化补偿 吴德明 热敏电阻温度传感器的线性化补偿 吴德明 �重庆职业技术学院 重庆北暗 , � !∀ # ∃ 摘 要 % 提出了无温漂对数热敏电阻补偿方法 , 在提高精度的前提下 , 大大降低了仪器的成本和调 试工作量 。 该线性热敏电阻温度传感器的输出电压与温度成良好的线性关系 , 并且克服了热敏电阻特 性参数的离散性和电路的温漂问题 。 关键词 %热敏电阻 &温度传感器 &线性化 &温漂 ∋ ( )∗ +, − ∗ % ./0) 1 ,1 2 + 03 ∗ +24 5 2 2 ) ∗/ 2 ∗/2 +6 0)78+ 2 8 6 1 2 3 ),∗ 08 3 6 2∗/ 84 诫∗/ 8 5 ∗ ∗26 那 +, ∗5 +2 4 + 07∗ , 9/ 02/ 2 ,32 3 /,3 2 2 :+2 2 0)08 3 , 34 +2 4 5 2 2 2 8 ) ∗; ./ 2 <8= ∗解笋 ,3 4 ∗26 12 + , ∗5 +2 >7 ∗/ 2 ∗26 1 2 +, ∗5+2 ) 2 3 8+ ,+2 =03 2,+ ,3 4 ∗/ 2 :, ? +, 6 2 ∗2 + 4 0) 2 + 2 ∗2 3 2 ) ) ,3 4 2 0+− 5 0∗ ∗26: 2+,∗ 5 +2 4+07∗ , +2 ) 8 =< 2 4 ; ≅ 2Α9 8川)% ./ 2+6 0)∗8+ & . 2 6 12+,∗ 5 +2 )2 3) 8+ & Β 3 2,+ &.2 6 12 +,∗ 5+2 4放中图分类号 % .户#∀ # ; Χ 文献标识码 % 日 文章编号 % ∀ ∀ 一Χ ## !� # >>! ∃ # 一 ! Δ 一 Ε 前 言 温度是一个普通而又重要的参数 。 在许多领域 中 , 需要对温度进行 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 。 用于温度测量的传感器有 热电偶 、铂或铜热电阻 、热敏电阻等 。 热电偶在 Ε ? ∀Φ ℃输出的热电势极低 , 这对后续放大器的温漂有 极高要求。 铂电阻动态响应时间长 , 灵敏度低 , 成本 高。 而热敏电阻虽可获得很好的响应时间和灵敏度 , 但其非线性严重 ,使在实际使用时特别是在较大测温 范围时 , 必须加以线性化补偿。 现有补偿办法有电阻 串并联�电阻网络 ∃补偿 、二极管折线电路补偿 、继电 器网络切换改变增益 �即采用折线线性化的方法 ∃加 计算机软件补偿 , 以尽可能地使输出电压�电流 ∃与输 人温度呈线性关系 。 在中低温范围的测温 , 要做到灵 敏度高 、响应快 、电路温漂小 , 现有的仪器性能价格比 是不理想的 。 本文研究的热敏电阻无温漂线性化补偿 方法 , 经过实验室模拟实验 , 在实际应用中收到了满 意的效果 。 ∀ 线性化方法确定 ∀ , ∀ Γ. Η 热敏电阻特性 Γ.Η 热敏电阻的输人�温度 ∃与输出�电阻 ∃之间 是一条指数曲线 , 其特性方程为 % 风 Ι ∋ ϑ 2 ϑ 1�Κ用 �∀∃ 其中 , Λ一热敏电阻在绝对温度 . 时的电阻值 & ∋ 、Κ—由 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 和 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 决定的常数 。当已知在温度 . 时的电阻值 凡 , 可将式�=∃ 改写 收稿 日期 % #�Μ∃ Ν一 ∀ ?? #Ν Ν Ν 为 % 3 。 Ο 3 , ∀ ∀ 、 ‘ , 、凡 Ι 凡 ϑ 2ϑ 1Κ�宁一金∃ �# , 从式�#∃ 知 , 在实际测温时 , 特别是在较大的温度 范围内�如 > 一 巧 ℃ ∃ ,必须进行线性化处理 。 Γ.Η 热 敏电阻是属于烧结半导体 , 因此其特性参数都有一定 的离散性 , 同一标称值的同一批产品 , 离散率也达到 了 # Π 左右 , Κ 的离散率在 ∀ 一 # Π左右 。 由于热敏电 阻具有很高的温度灵敏度 、较小的时间常数 、小体积 、 低成本等特点 , 仍使其在中低温范围的测温中获得应 用 。 然而用热敏电阻测温就必然涉及到它的非线性和 离散性 , 如何解决好这些问题成为电路 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 是否成功 的关键 。 ∀ ; # 无温漂对数线性化补偿方法 的提出 通常采用温度系数很小的精密电阻与 Γ .Η 热敏 电阻串 、并联及混联构成电阻网络来代替单个热敏电 阻的方法 , 其改善线性化的程度是以牺牲热敏电阻的 灵敏度为代价的 , 因此只在很窄的温度范围有意义 & 采用二极管折线电路的线性化方法 , 从理论上讲折线 越多逼近越好 ,但调整工作则越大 。 此外 , 还须充分注 意实际二极管的正向压降和反向漏电流对折电路的 影响 。 以上两点使二极管折线电路线性化方法的实际 使用受到很大的限制 &采用单片机技术 , 利用 Θ:Λ >Ρ 查 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 式线性化方法 , 其理论精度很高 , 但严重依赖于 热敏电阻的温度与阻值的函数关系 , 而热敏电阻特性 参数离散之大 , 使一个 Θ:Λ> Ρ 的内装修正数据只适 用于一个热敏电阻 , 使批量生产变得极其困难 。 本文 提出的无温漂热敏电阻线性化补偿方法 ,弥补了前述 方法的不足 , 使热敏电阻测温传感器可做到高精度 、 Σ . % 等元件组成的是温度补偿电路 , 用以补偿 Σ .Τ �与 图 = 的二极管 Σ Υ , 作用相同∃ 的发射极饱和 电流 Τ。 随温度的变化 。 为达到充分补偿的 目的 , Σ . Τ 、< . ς应选 择对管 。 Σ Η 为外加参考电压 。对于二极管接法 Σ . , 、 Σ 毛 的分别有 % 、,产、;产、,少3, ,;上了;、Ω;二, ;二纽件纽。 《自动化与仪器仪表》 # ! 年第 # 期�总第 ∀Ε 期 ∃ 低成本 、调试工作量小 , 能适应热敏电阻特性参数的 离散性 。 # 无温漂对数线性化补偿原理及实用电路 # ; ∀ 对数线性化补偿原理 对数线性化补偿简化原理图如图 ∀ 所示 。 图中 , 运算放大器 ΤΗ Τ用于将 Λ .转换成电压 Σ) 。 反相输人端 < % 与输出 Σ ) 的关系为 % Λ 二 、 &Σ Ξ ΙΙ 一月梦二Σ ,Λ 、 “ 将式�=∃代人式�Ε∃ 有 % 刀<。一通卫左2 下 Λ 0 �Ε ∃ 02% Ι 0Θ , Ι Τ。% �。 0护0。Ι Τ。�。 �� ∃ ;’; < ΚΘ ΤΙ Σ如耸 Σ ‘Σ ·‘3番 �∀# ∃ 其中 , < Ψ 为参考电压 , 式��∃ 表明 < , 与 . 之间为非 线性指数函数的关系 。 图 ∀ 中运算放大器 ΤΗ % 与二极 管 Σ Υ Τ组成了自然对数放大器 , 其输出 Σ 与输人 < ) 、 Τ。之间的关系为 % 五 上么ΤΥ Ι ∀Φ�2 Ζ+ 一= ∃二 ϑ步 Ζ· �Φ ∃ 由于 Σ . , 、<认 为对管 , 所以 Τ8 ∗Ι Τ二 , 因而式�3 ∃和 式�∀# ∃有 % 其中 , ΤΥ—二极管正向电流 &∀Φ—二极管反向饱和电流 &Σ一二极管反向饱和电流 。 �Σ . 二 �∀Ε ∃ �∀� ∃ ∀ ∀Ν . Ο Σ , Ο ∀ ” 一 天∃ �Ν ∃ 将式�Ν∃ 代人式�Φ∃ 有 % 卫过 盯 。 , Σ ?Ω 一 Ω ? 二可 一 ‘, · 、 了 一 、 % , 一 Σ 、 Ο 、 & 、Ο Σ)⋯ Σ 3 Ι Σ , Τ3 弓遵一 二 Σ 二Τ3 毛乏[ 一Σ . = 3 =)” 一 [ Λ ∀∀Φ ”一 Λ , �! ∃ 将式��∃ 及 <. 二 变 , Σ % 为负电压则有 % 代入式�!∃ , 并设 ∀Φ 恒定不 Σ Δ# Ι Σ [ Σ ΚΘ Τ Ι 一 Σ ·‘3念 ∴ Σ ·‘3食 Ι 一< ·‘3 ,黯 Ι 一 Σ ·‘·汾由于 , 0−= 二箭 0, 操介‘ 一资�设 <夕]Σ 也’ < , Ι 一<∗=3 念一协扮< 。Ι 一�∀·会, · Σ 二 ‘·扮将粼 ,及 Σ 。丽箭代人却 ,淞 Σ 。Ι �‘·箫,与箭 · �争∴ ‘3标袋一 ∃ Ι �1 ∴ 。 . ∃ 其中 , 。 Ι �=∴贪,谊儡? & 。二 �∀·贪,沛箭 ·‘3盗冷; & . 为绝对温度 。 将 .二∗∴ # ! Ε℃代人式�∀Δ ∃有 % �∀Φ ∃ �∀Ν ∃ �∀ ! ∃ �∀ Δ ∃ ∀ ∀Ν�Μ∃ <。二 一< 。 Ι 一五 二 一�1 ∴ 。 . ∃ . Ν88 Κ ∀ ; . ; 气∀ ∀∀2 ∴ Τ 3 ∋ ⊥ΣΨ = Λ _Λ 几 �Δ ∃ < 。 Ι �‘∴箫’ ∀ ∀Ν�Μ∃ , , ; Λ 、 、 Ο十 气0 个 ;二护一 , ?代 � ∗∴ # ! Ε∀ ∀Ν�Μ∃ 一恭黔一 二6∴⎯∗ 其中 , 6 二“∴会瑞箭[ �Κ ∴ # , Ε‘· �∀Χ ∃ 【些王、 一Σ 2 ‘ 价 ∋ Λ % Λ 双 图 ∀ 对数线性化补偿简化原理图 式�Δ ∃表明 , < 。与 . 之间呈线性关系 , 这正是所希 望的 。 但由于 ∀Φ 随温度的变化会有较大的变化 ,该电 路还需克服 Τ) 的实际温漂才能达到实用 。 # ; # 无温漂对数线性化补偿实用 电路 无温漂对数线性化补偿实用电路如图 # 所示 。 图 中 , ΤΗ Τ与 ΤΗ % 组成的电路与图 ∀ 原理相同 。 由 Τ− Ε 与 ⎯Ι �‘·贪瑞氛一 Τ3盗黯[ > 可见式 �∀Χ ∃中 6 、⎯ 仅与电路参数有关 , 当电路参 数固定时 , 6 、⎯ 均为与温度 ∗无关的常数 。当 ∋ 发生变 化时 , 我们可通过调整 Λ % 与 Λ , 的比值 , 使的值不变 。 当 Κ 发生变化时 , 通过调整 Λ Ε与 凡 的比值 , 使 6 中 �下转第 Δ # 页 ∃ Ν! 代理模型优化在环氧丙烷水解反应中的应用研究 冯 磊 , 等 α8 3 ) , ∀ΧΧ Φ ; ∀ β ; Ω03 , ∋ Η8 6 :+2 / 23 )0<2 )5 +Σ 2 Α >7 Ν ∗3 2 )) , ::[ 6 ,∗ 08 3 032 < 8= 5 ∗0 8 3明 2 8 6 1 5∗,∗0 83 ; 阮3 Η86 15 ∗0飞�# �Μ∃ Ε∃, α1+0 3犷< 2 +=,χ #以∃Ε ∀ ∀ ∋3 ∗/ 83 Α Η ; ≅2 Α) ; 玩+ 23 1 ,5 = Λ 22 ) , ∋== 2 3 δ ; δ +2 2 3 9恻∀; :2+78 3 3 ,3 2 2 Ρ 2 ,) 5 + 2 ) 78 + α2 =2− ∗08 3 87 Ρ2 ∗, 3 =司 户Τ只 ∗8 (2 Β )2 4 03 α 06 5=,∗0 8 3 >:∗0而Ψ,∗ 08 3 ; Υ2− 0) 08 3 α− 023 22 ) , ΕΕ �=∃, ε 03 ∗2 + #�Μ∃ # , Ε ∀一Φ ! ∀# β,8− /5 Ω03 , Ρ, +⎯5 ) 8 ∗/ 8 72 + , Κ 2 6 /田司 α2 3 4/ 8 77; ∋ Ζ+,6 2 9 8 +⎯ 78 + Θ<8= 5 ∗0 83 ,+Α > :咖0Ψ,∗0 83 9 0∗/ ∋::心 06 ,∗2 Ζ0∗3 2 ) ) Ζ53 2∗0 8 3 ) ; ΤΘ ΘΘ .+,3 ) ,− ∗0 8 3 ) 8 3 Θ <8= 5 ∗0 83 呵 Η8 6 :5 ∗, ∗0 8 3 ; Ν �Φ ∃, # #; � Δ ∀一Χ� ∀Ε φβαβ α Λ Ε ; # Υ 8− 5 6 23 γ 俘加Ε∃, . 5 ∗8 +0 ,=α η ∋1 :=02,∗0 8 3) ; ∋) 12 3 .2 2/3 8=8 χΑ , Τ3− ∀� >:Η Ζ5 3 2 ∗08 3 , Υ , ∗, ∋2 2 2 )) ∋ 5 ∗8 6 ,∗ 08 3 Τ3 ∗2 +7, 2 2 α ∗, 3 4, +4 # ; � , >:Η Ζ5 3 2 ∗03 3 , # �∃ = �上接第 Ν ! 页 ∃ 的�∀ ∴今 ∃Κ 不变 。 由于调整 Λ , 与 凡的比值 , 此时需找 � 表 # 线性化补偿的实测数据和理论计算数据 再调整 Σ ΨΛ ‘Σ 2 来保持 ⎯ 不变 。 从而 ,保证仅通过调整电 路中几个线性无源元件的参数 , 就能适应热敏电阻特 性参数的离散性 。 矛矛矛 ΒΒΒ℃℃ # Ε � Φ Ν ! Δ ΣΣΣ 夕ΣΣΣ ∀ ; 《Μ淆淆 ∀; Ν Ε��� # ; ∀ΦΦΦ # ; Ν!!! Ε ; ∀ ΧΧΧ Ε ; ! ### � ; Ν### ΣΣΣ 8 ‘ ιΣΣΣ ∀; Δ ∀∀∀∀ # ; Ε Δ ∀∀∀ # ; ΧΦ ∀∀∀ Ε ; Φ# ∀∀∀ �; Χ ∀∀∀ � ; ΝΝ ∀∀∀ Φ ;# Ε ∀∀∀ 口口℃℃ Χ ∀8888 ∀ ∀ ∀# ∀Ε ∀� ∀Φ ΣΣΣ ΤιΣΣΣ � ; Δ Φ ; Ε ### Φ ; Δ!!! Ν ;� ∀∀∀ Ν ; ΧΝΝΝ ! ; � ΧΧΧ ! ; Χ ΦΦΦ ΣΣΣ 8 , =ΣΣΣ Φ ; Δ ∀∀∀ Ν ; Ε! ∀∀∀ Ν ; Χ � ∀∀∀ ! ; Φ ∀ ∀∀∀ Δ ; Δ ∀∀∀ Δ ;Ν Φ ∀∀∀ Χ ; # # ∀∀∀ 注 % < 。为实测数据 , Σ , 为理论计算数据 图 # 对数无温漂线性化补偿实用电路 Ε 电路参数与实测数据 通过实验 , 给出了一组热敏电阻实测数据 , 如表 ∀ 所示 。 由此实测数据 , 采用特性逼近法 , 可求出所测热 敏电阻的特性参数 ∋ 二#; #Φ ϑ +8 飞3 , Κ 二Ε ΕΧ# 。 对所测 热敏电阻实施图 # 所示无温漂线性化补偿 , 图中 , ΤΗ Τ 、 ΤΗ ς 、ΤΗΕ 选用 ϕΡ Ε #� , Σ % 和 Σ 。均取 ∀Φ Σ , Λ γ、Λ % 、Λ ς 、Λ Ε 取 =88 ⎯ 3 ,凡 取 ς⎯ 8 。 补偿后的实测数据以及按式 �∀Χ ∃的理论计算数据如表 # 所示 。 衰 , 热敬电阻实测数据 � 结束语 本文介绍的实用电路具有无温漂 、线性好 、特性 稳定 、适应热敏电阻特性参数离散性等特点 。 该方法 具有很大的实用价值 , 适用于中低温测温场合 , 比如 油井 、矿井的测温 , 环境温度的临测等 。 参考文献 ∀ 杨益强 , 李长江 , 江明明编著; 控制器件κΡ_ ; 北京 % 中国水 利水电出版社 , # Φ 年月 日 Χ 月 # 孙传友 , 孙晓斌编著 ; 感测技术基础ΤΡΤ ; 北京 % 电子工业出 版社 , #�Μ∃ Ν 年 ∀ 月 Ε 付植桐 , 尹常永编著 ; 电子技术κΡ_ ; 北京 %高等教育出版 社 , #《犯畔年 Ν 月 ΒΒΒ℃℃ === = # Ε � ΦΦΦ Φ Ν ΛΛΛ八333 � Ε ; # ΝΝΝ Ε ; ΧΕΕΕ # ∀ ; #��� ∀Φ ; ∀∀∀ ∀ 一ΝΔΔΔ ! ; ! ΧΧΧ Φ ; Δ ∀∀∀ 以以℃℃ ! ∀8888 ∀ ∀ ∀# ∀Ε ∀� ∀Χ ΛΛΛ八 333 � ; ΕΧΧΧ ∀ ; Χ ΔΔΔ ∀ ;Φ ### ∀ # ∀∀∀ ; ΧΠΠΠ ; !ΦΔΔΔ ; #! ### 网 上 投 稿 须 知 《自动化仪器仪表》杂志社网上投稿邮箱为 ,5∗ 8Δ ∀λ ∀ΝΕ ;− 8 6 , 投稿发送至此邮箱后 , 我刊会发送一个收到稿 件的编号 , 收到此编号可打电话查询审稿进度 。