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pt100测温电路方面的疑问

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wddlmc|  楼主 | 2014-4-7 14:02 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

pt100的测量电路,网上给出的大多如上图所示,但是我用各种仿真软件(包括multisim和ti的tina)仿真时,该电路的测量结果非常的不准确。
比如pt100设置为110欧姆时,如果不接后面的放大电路,只测量电桥的电压差时,结果为22点几毫伏,换算成电阻值是正确的。
而连接上放大器后,再测量电桥的电压差时,发现只有20点几毫伏,而经过放大电路后,输出为2点零几伏特,换算成电阻后发现与pt100 的阻值相差非常大。

如果将电桥输出通过运放构成的跟随器隔离后,仿真的结果没有问题,但是实际电路测量依然不准确。

我在试验中使用的运放为op747,发现电桥输出端连接跟随器与不连接跟随器时相差大约有1mV多,通过放大电路放大后,测量得到的电阻值相差接近1欧姆(pt100放置在实验室中电阻值为110欧姆左右),这样换算出的温度与实际温度相差非常大。请问这是什么原因导致的呢?

本人新人,经验和理论都非常少,轻大家多多帮忙。
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myf3659| | 2014-4-7 14:49 | 只看该作者
连接上放大器后,R3,R5其实并在了PT100两端,所以压差会从22点几毫伏变小为20点几毫伏。

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wddlmc|  楼主 | 2014-4-7 15:11 | 只看该作者
本帖最后由 wddlmc 于 2014-4-7 15:12 编辑
myf3659 发表于 2014-4-7 14:49
连接上放大器后,R3,R5其实并在了PT100两端,所以压差会从22点几毫伏变小为20点几毫伏。 ...

可是R3、R5的阻值之和超过100k欧姆,pt100的阻值才100多一些欧姆,这样即使并联也不会产生很大影响啊。

另外用运放隔离后,为什么也会出现电压下降的情况呢?

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myf3659| | 2014-4-7 15:45 | 只看该作者
对,影响是不大,但应该是一个注意的地方。
另外,反馈电阻我觉得用100K有点大了。

“如果将电桥输出通过运放构成的跟随器隔离后,仿真的结果没有问题,但是实际电路测量依然不准确。”这句话不太懂,有没有原理图,实际电路测量,是你实际搭电路了吗?

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wddlmc|  楼主 | 2014-4-7 15:57 | 只看该作者
myf3659 发表于 2014-4-7 15:45
对,影响是不大,但应该是一个注意的地方。
另外,反馈电阻我觉得用100K有点大了。


这样,中间加了2个跟随器,仿真结果没有问题,但是实际连接之后,发现跟随器加上之后也有压降。

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6
myf3659| | 2014-4-7 16:05 | 只看该作者
是哪里有压降呢?运放U1A的最终输出吗?
反馈电阻太大,偏置电流会对输出结果产生影响,建议把反馈电阻该小一点。

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7
myf3659| | 2014-4-7 16:08 | 只看该作者
还有,你输出是直接进MCU的AD口吗?还是去哪里了?会不会1K电阻上的分压太大了,你量R7的左端会不会就正常了。

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wddlmc|  楼主 | 2014-4-7 16:11 | 只看该作者
myf3659 发表于 2014-4-7 16:05
是哪里有压降呢?运放U1A的最终输出吗?
反馈电阻太大,偏置电流会对输出结果产生影响,建议把反馈电阻该小 ...


是图中AB两端电压

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9
wddlmc|  楼主 | 2014-4-7 16:14 | 只看该作者
本帖最后由 wddlmc 于 2014-4-7 16:16 编辑
myf3659 发表于 2014-4-7 16:08
还有,你输出是直接进MCU的AD口吗?还是去哪里了?会不会1K电阻上的分压太大了,你量R7的左端会不会就正常 ...

后面连接的是mcp3208芯片,不过就算后面什么都不接,8楼AB两端的电压也还是不对啊(用万用表测pt100的电阻式110.5左右,换算成电压应该是23.5mV,但是实测电压为22.4mV)。

对了,我没有按照图中用二极管和电位器将VCC转成4.096V,而是直接用的ref195提供的5V电压。电路工作时,5V电压没有变化。

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10
myf3659| | 2014-4-7 16:21 | 只看该作者
不知道你是刚上电测的压差,还是等会才测的。
实际中我用过NTC,设计时一般要求流过NTC的电流小于1ma,电流过大,电阻自身也会产生热量,其阻值其实发生了变化。
如果是UAB变小了,那似乎跟我的解释就矛盾了。

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11
myf3659| | 2014-4-7 16:28 | 只看该作者
其实你可以用万用表实际测量一下P1和VR2两端在接后面电路与不接后面电路时阻值上的差别。
上面说了那么多,我认为最大的原因在于你一直认为P1就是110欧姆,VR2就是你选定的值,其实他们并联电阻以后阻值都放生了变化,你按接上后端电路后的测量出的实际等效阻值分压。然后再相减,看看是不是就不偏小了。
我也只知道这么多了,希望你有结果后公布一下,大家一起学习进步。

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12
myf3659| | 2014-4-7 16:35 | 只看该作者
我觉得电阻的影响要大于5v电压变化的影响,应为你最终求的结果是“(R1/R2-R3/R4)*V  ”(R1、R2、R3、R4只是泛指,与你电路图里的电阻标号无关)。电源电压是电桥共用的。

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13
myf3659| | 2014-4-7 16:38 | 只看该作者
我用到的NTC精度做到1%就算高的了。如果对温度没有特别要求,温度检测偏差偏差2-3度我觉得都可以接受

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14
wddlmc|  楼主 | 2014-4-7 16:39 | 只看该作者
myf3659 发表于 2014-4-7 16:28
其实你可以用万用表实际测量一下P1和VR2两端在接后面电路与不接后面电路时阻值上的差别。
上面说了那么多, ...

啊,这个电阻变化您能再详细的说一下吗?可能这就是问题所在啊。

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15
myf3659| | 2014-4-7 16:44 | 只看该作者
就是因为他跟后面的电阻并联了,具体多大因为运放是个有源器件,我也说不清,所以建议你实际用万用表测试下电阻值,包括那两个2K的电阻,然后实际算下电压差是不是就是你用万用表测到的,如果是那就是并联电阻导致的。到时程序里修正下就可以了。
我可以确定的是:PT肯定不是110欧姆了,VR2也不是你选定的值。
另外,既然对温度要求高,那么电阻就要选的精度高一点,起码也得1%精度的。

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wddlmc|  楼主 | 2014-4-7 17:40 | 只看该作者
myf3659 发表于 2014-4-7 16:44
就是因为他跟后面的电阻并联了,具体多大因为运放是个有源器件,我也说不清,所以建议你实际用万用表测试下 ...

如果没有加跟随器,那么后面的电路肯定会影响电桥,不过并不是这么简单计算出来的……实际测量了一下也不能吻合。
而加跟随器隔离后电压依然往下掉,感觉会不会和放大器有关系呢?不过我查了一下,OP747的各项性能都非常好,影响肯定不会这么大的啊……

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myf3659| | 2014-4-7 18:04 | 只看该作者
运放输入阻抗很大,加运放隔离后,其实可以忽略并在PTC和VR2两端的电阻了。这个我忽略了。
会不会因为2K电阻的精度不够高导致的?

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mcu5i51| | 2014-4-7 18:09 | 只看该作者
运放本身需要电流的,这样100K电阻反馈会有一部分"消失",造成放大倍率不对;

另外如果误差在5%,甚至10%都是属于正常的现象,计算时都是按照理想情况算的,最终会有误差,难道你想PT100电阻安装好之后就显示到A级0.15的温度精度吗?你核算一下0.15的温度对应的电阻误差是多少,你用的精度要达到多少才行,原件的各项不确定的漂移有多少,总需要标定的,要不然,不说普通的温度计了,你看看那些上千的万用表,为什么要加装调整电阻,人家用精密足够的电阻也不敢装好就用;精度主要还是标定和稳定性决定的

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mcu5i51| | 2014-4-7 18:09 | 只看该作者
我打的字怎么会丢???

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wddlmc|  楼主 | 2014-4-7 22:42 | 只看该作者
myf3659 发表于 2014-4-7 18:04
运放输入阻抗很大,加运放隔离后,其实可以忽略并在PTC和VR2两端的电阻了。这个我忽略了。
会不会因为2K电 ...

特意拿的实验室里的0.1%的电阻,肯定没问题呀

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