高溫溫度記錄儀設計原理

一、高溫溫度記錄儀設計背景

  高溫溫度記錄儀應用于非常多的領域，具有非常高的商業價值，比如說，食品、醫藥、電子和化工行業的倉庫，冷庫，陰涼庫，實驗室，凈化車間，電子封裝材料倉庫，運輸車等需要溫度測量的場合，特別是主要使用于一些溫度較高的環境下，比如蒸鍋，蒸箱，油鍋，殺菌鍋，反應釜等等高溫環境。

二、高溫溫度記錄儀設計方案

1.傳感器的選擇

不同傳感器特點對比:

	熱電偶	RTD	熱敏電阻	集成硅
溫度范圍	−270 至1800°C	−250 至900 °C	−100 至450°C	-55 至150°C
靈敏度	幾十個μV /°C	0.00385 Ω / Ω / °C（鉑材料）	幾個Ω / Ω /°C	根據技術，靈敏度為 -2mV/°C
精度	±0.5°C	±0.01°C	±0.1°C	±1°C
線性度	需要一個至少4 階的多項式或一個相當查找表。	需要一個至少2 階的多項式或一個相當的查找表。	需要一個至少3 階的多項式或一個相當的查找表。	在±1°C 范圍內。無需線性化處理。
耐用性	熱電偶的大線規導線使這類傳感器更加堅固耐用。此外，使用的絕熱材料增強了熱電偶的堅固性。	RTD 很容易由于震動而損壞。這是因為它們通常具有26 至30 根很容易折斷的AWG 導線。	熱敏電阻元件的外殼多種多樣，但其中穩定密封的當屬玻璃外殼。一般來說，熱敏電阻處理起來較為困難，但其不會受到震動影響。	與任何塑封的IC （諸如雙列直插式封裝和表面貼裝IC）一樣耐用。
在攪拌油中的時間	短于1S	1 至10 秒	1 至5 秒	4 至60 秒
激勵	不需要	電流源	電壓源	典型供電電壓
輸出形式	電壓	電阻	電阻	電壓、電流或者數字信號
典型尺寸	焊珠直徑 = 5 倍的導線直徑	0.25 x 0.25 英	0.1 x 0.1 英	從TO-18 晶體管封裝至塑料DIP 封裝

綜合比對上述傳感器種類，所以我們選擇RTD材質作為高溫溫度記錄儀測溫傳感器，PT100是RTD材料中應用的一種；

PT100傳感器應用于非常多的測溫場合，主要適合-200-600℃之間測量設計方案，主要優點有：測量精度準確，測量相應速度快等特點；

高溫溫度記錄儀測溫信號放大電路

   采用PT100一般有兩種設計方案：

1.設計一個恒流源通過Pt100 熱電阻，通過檢測Pt100 上電壓的變化來換算出溫度；
2.采用惠斯頓電橋，電橋的四個電阻中三個是恒定的，另一個用Pt100 熱電阻，當Pt100電阻值變化時，測試端產生一個電勢差，由此電勢差換算出溫度。兩種方案的區別只在于信號獲取電路的不同，其原理上基本一致。圖一所示為測溫原理圖

改善高溫溫度記錄儀測溫精度的方法：

通過改善Pt100 接線方式對誤差進行補償；

鉑熱電阻的使用，一般有三種接法，分別是二線制接法、三線制接法和四線制接法,如圖4
所示，不同的接法適應于不同的精度要不求。
1.二線制接法：如圖4(a)所示，這種接法不考慮Pt100 電纜的導線電阻，將A/D 采樣端與電流源的正極輸出端接在一起，這種接法由于沒有考慮測溫電纜的電阻，因此只能適用于測溫距離較近的場合。
2.三線制接法：如圖4(b)所示,這種接法增加了用于A/D 采樣的補償線，三線制接法消除了連接導線電阻引起的測量誤差，這種接法適用于中等測溫距離的場合。
3.四線制接法：如圖4(c)所示，這種接法不僅增加了A/D 采樣補償線，還加了一條A/D對地的補償線，這樣可以近一步的減小測量誤差，可以用于測溫距離較遠的場合。如果只從精度上考慮，采用四線制接法。