热敏电阻温度测量电路.doc

热敏电阻温度测量电路 下图是温度在0~50℃范围的测量电路。当温度为0℃时输出电压是0V，温度为50℃时是5V。他可以与电压表链接来测量温度，也可以连接AD转换器变换为数字量，利用计算机之类进行测量。 工作原理 该电路由检测温度的热敏电阻和1个运算放大器电路，以及将0~50℃的温度信息变换为0~5V电压的2个运算放大器电路构成。 热敏电阻检测温度时，利用热敏电阻与电阻分压后的电压作为检测电压进行处理，在这里是利用运算放大器的电压跟随器电路提取的。输出电压的极性为正，随着温度的上升，热敏电阻的电阻值降低，所以输出电压也下降。 检出的信号加在和电阻构成的差动放大电路的正输入端上，而加在负输入端上的是由、、对5V分压后的电压，这部分是电压调整电路，可以在温度为0℃时将的输出电压调整为0V，这样就可以输出与温度上升成比例的负电压。 的输出加在由构成的反转放大电路上被放大，放大倍数为—倍。调整可以使温度达50℃时的输出电压为+5V。 通过调整和，可以在0℃时得到0V的输出电压，50℃时得到5V的输出电压，使输出电压与温度成比例。 设计 （1）温度测量范围以及输出电压、电源电压的确定：设定温度测量范围为0~50℃，这时的输出电压是0~5V。电路使用的电源为15V，基准电压为5V。 （2）热敏电阻和运算放大器的选定：这里使用NTC型热敏电阻，选用25℃的电阻值为10KΩ，误差在1%以内的NTH4G39A 103F02型，这种热敏电阻的常数为B 3900。 补偿电阻的确定：电阻的作用是当热敏电阻的温度变化时，将相对应的输出电压的变化线性化。设线性化的温度范围是0~50℃，，那么补偿电阻可由下式求得： 电阻、、电容器的确定：这是给热敏电阻提供电压的分压电阻，这个电压是通过电阻和将5V电压分压而得到的。 在设定热敏电阻电路的分压时，要考虑如何避免自加热的影响，根据耗散常数（mW/℃）来判断，这里的电路电压应为0.5V。 设定时要使的值比的值小很多，这里取为68Ω。然后决定电阻的值，使得能够获得合适的热敏电阻电路的电压： 热敏电阻电路 ×电源电压 因此可以由下式计算出： 11× 620Ω 电容器的作用是除去电源电路的噪声，这里选用容量0.1，耐压35V的陶瓷电容器。 电阻的确定：这些电阻的作用是使运算放大器作为差动放大器工作，这里设定差动放大器的增益为1倍，所以各阻值都相同，均取10kΩ。 电阻、、的确定：它们的作用是当温度为0℃时所提供的电压能够使的输出电压为0V，当0℃时，的输出电压是0.403V。利用为100Ω. 和可以通过求解下面联立方程式计算出： 电阻、、的确定：这些电阻与运算放大器一起构成反转放大电路，这部分的作用是将50℃时的输出电压放大到5V。 根据热敏电阻的特性，50℃时的输出电压约为—2.4V，将它放大很多，这里取 10kΩ。 另外，在确定电阻值时应该确保能够将—2.2 ~ —2.6V的输出电压放大到+5V，就是说能够获得—2.3 ~ —1.9倍的增益。所以和应该满足下面的方程式： 这里取 18kΩ、 5kΩ。 电源电路旁路电容的确定：电容器的作用是除去电源电路的噪声以及布线上产生的电感的影响，这里选用容量0.1，耐压35V的陶瓷电容器。 、的调整：首先调整可变电阻使的值为最大，然后再在温度为0℃时，调整使的输出电压为0V，最后在温度为50℃时，调整使的输出电压为+5V。 这样调整的结果就可以得到与温度成正比例的输出。 原理图