Стабильным током удобно питать удаленные мостовые схемы, т. к. падение напряжения на питающих проводах не сказывается на точности преобразования. Недостатком мостовых схема с токовым возбуждением является невозможность подключения нескольких мостов к одному источнику.
Приведенные выше в таблицах соотношения показывают, что точность отсчета данных с резистивных датчиков напрямую связана с точностью поддержания величины тока или напряжения возбуждения. Отсюда вытекают высокие требования к точности и стабильности соответствующих источников.
Нелинейность функциональных зависимостей также нежелательна, поэтому представляют большой практический интерес схемы, устраняющие нелинейность. Одна из таких корректирующих схем приведена на рисунке.
Напряжения на входах ОУ совпадают и равны половине напряжения возбуждения. Выходное напряжение ОУ:
Схема, устраняющая нелинейность функциональной
характеристики тензомоста
Эта схема не только линеаризует зависимость выходного напряжения от приращения сопротивления резистивного датчика, но и имеет в 2 раза большую чувствительность чем схем а с пассивным мостом. К тому же выходной сигнал этой схемы не содержит синфазной составляющей. Современные миниатюрные ОУ (например, в корпусах SOT23 или SC70-5) могут быть установлены непосредственно в месте размещения датчика. В этом случае передача сигнала по кабелю от такого низкоимпедансного источника, как ОУ, позволит уменьшить уровень помех.
Еще одна линеаризующая схема, на этот раз на двух ОУ, показана на рисунке.
Линеаризующая схема на двух ОУ
Уравнения ее равновесия имеют вид:
Решение этой системы дает
Выходной сигнал этой схемы не имеет синфазной составляющей, что позволяет непосредственно подавать его на недифференциальный вход приемника. Схема позволяет существенно усилить входной сигнал прямо на месте расположения датчика.
В отличие от термопар, генерирующих термоЭДС, для съема информации с РТД через него требуется пропускать стабильный постоянный ток
(см. рисунок).
Схемы включения резистивного термодатчика:
а — 2-проводная, б — 4-проводная
Сопротивление РТД является функцией абсолютной температуры, поэтому здесь нет необходимости в стабилизации опорного спая. Постоянный ток возбуждения через РТД должен быть не слишком большим, иначе возможен саморазогрев датчика, вносящий погрешность в измерение температуры. С другой стороны, именно явление самопрогрева с успехом используется в датчиках скорости воздушного потока.
Значительную погрешность в измерение температуры вносят провода, соединяющие РТД с приемником сигнала (см. рисунок а). Их суммарное сопротивление 2 R Л складывается с сопротивлением датчика, за счет чего появляется методическая погрешность. Для исключения этой погрешности РТД следует включать по 4-проводной схеме (см. рисунок б). Фирма Analog Devices выпускает микросхему ADT70, представляющую собой законченный формирователь сигнала от РТД. Упрощенная функциональная схема этой ИМС приведена на рисунке [2.8].
Функциональная схема ИМС ADT70
Микросхема включает два согласованных источника тока, которыми управляет встроенный источник опорного напряжения (ИОН). В цепь, параллельную с РТД, включен опорный резистор RREF снизким ТКС, сопротивление которого совпадает с сопротивлением РТД при t° = 0°C. Благодаря такой схеме, выходной сигнал ИМС пропорционален температуре в °С: V оит = 5 мВ/°С.
Приложение: Тематический каталог- Датчики температуры фирмы «Метран»
