WRR-230熱電偶廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、化工廠的測溫及溫度控制系統(tǒng)中,下面介紹的是WRR-230熱電偶測溫系統(tǒng)的特點(diǎn)。
(1) 熱電偶溫度傳感器
本系統(tǒng)使用WRR-230熱電偶,被測溫度范圍為0~655℃,冷端補(bǔ)償采用補(bǔ)償電橋法,采用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。不平衡電橋由電阻R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、Rcu(銅絲繞制)四橋臂和橋路穩(wěn)壓源組成,串聯(lián)在熱電偶回路中。Rcu與熱電偶冷端同處于±0℃,而R1=R2=R3=1Ω,橋路電源電壓為4V,由穩(wěn)壓電源供電,Rs為限流電阻,其阻值因熱電偶不同而不同,電橋通常取在20℃時(shí)平衡,這時(shí)電橋的四個(gè)橋臂電阻R1=R2=R3=Rcu,a、b端無輸出。當(dāng)冷端溫度偏離20℃時(shí),例如升高時(shí),Rcu增大,而熱電偶的熱電勢卻隨著冷端溫度的升高而減小。Uab與熱電勢減小量相等,Uab與熱電勢迭加后輸出電勢則保持不變,從而達(dá)到了冷端補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)完成。
(2) 測量放大電路
實(shí)際電路中,從熱電偶輸出的信號zui多不過幾十毫伏(<30mV),且其中包含工頻、靜電和磁偶合等共模干擾,對這種電路放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗,因此宜采用測量放大電路。測量放大器又稱數(shù)據(jù)放大器、儀表放大器和橋路放大器,它的輸入阻抗高,易于與各種信號源匹配,而它的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流及輸入偏置電流小,并且溫漂較小。由于時(shí)間溫漂小,因而測量放大器的穩(wěn)定性好。由三運(yùn)放組成測量放大器,差動(dòng)輸入端R1和R2分別接到A1和A2的同相端。輸入阻抗很高,采用對稱電路結(jié)構(gòu),而且被測信號直接加到輸入端,從而保證了較強(qiáng)的抑制共模信號的能力。A3實(shí)際上是一差動(dòng)跟隨器,其增益近似為1。測量放大器的放大倍數(shù)為:AV=V0/(V2-V1),AV=Rf/R(1+(Rf1+Rf2)/RW)。 在此電路中,只要運(yùn)放A1和A2性能對稱(主要指輸入阻抗和電壓增益),其漂移將大大減小,具有高輸入阻抗和共模抑制比,對微小的差模電壓很敏感,適宜于測量遠(yuǎn)距離傳輸過來的信號,因而十分易于與微小輸出的傳感器配合使用。RW是用來調(diào)整放大倍數(shù)的外接電阻,在此用多圈電位器。
實(shí)際電路中A1、A2采用低漂移高精度運(yùn)放OP-07芯片,其輸入失調(diào)電壓溫漂αVIOS和輸入失調(diào)電流溫漂αIIOS都很小,OP-07采用超高工藝和“齊納微調(diào)”技術(shù),使其VIOS、IIOS、αVIOS和αIIOS都很小,廣泛應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密加法、比校檢波和微弱信號的精密放大等。OP-07要求雙電源供電,使用溫度范圍0~70℃,一般不需調(diào)零,如果需要調(diào)零可采用RW進(jìn)行調(diào)整。A3采用741芯片,它要求雙電源供電,供電范圍為±(3~18)V,典型供電為±15V,一般應(yīng)大于或等于±5V,其內(nèi)部含有補(bǔ)償電容,不需外接補(bǔ)償電容。
(3) A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換電路
經(jīng)過測量放大器放大后的電壓信號,其電壓范圍為0~5V,此信號為模擬信號,計(jì)算機(jī)無法接受,故必須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。實(shí)際電路中,選用ICL7109芯片。ICL7109是一種高精度、低噪聲、低漂移、價(jià)格低廉的雙積分型12位A/D轉(zhuǎn)換器。由于目前12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器價(jià)格較高,因此在要求速度不太高的場合,如用于稱重測壓力、測溫度等各種傳感器信號的高精度測量系統(tǒng)中時(shí),可采用廉價(jià)的雙積分式12位A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109。
通過以上關(guān)于WRR-230熱電偶傳感器測溫系統(tǒng)的分析,希望對大家工作、學(xué)習(xí)有所幫助。
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