结构推理
采用Pt100铂热电阻、放大器、V/F变换器及微处理器组成智能传感器系统。
已知:1铂热电阻温度系数即灵敏度;
2V/F变换器的灵敏度;
3且最大允许输入电压。
要求:测温范围0~160℃,分辨率为0.01℃,试设置放大器的增益k。
【正确答案】解:采用两个完全相同的恒流源电流分别给测温铂热电阻与标准电阻(常量)供电,如图所示。与两端电压降与如下
图:两量程自动切换恒定增益智能温度传感器系统
因为是温度的函数,它与温度t的关系为
式中,,是Ptl00型铂热电阻在0℃时的阻值。令,采用两信号差值输出形式,则与的差为
是温度t的函数,可由差值电压的测量值求出被测温度t。该差值经放大器放大倍后输出为
将引起V/F变换器输出脉冲频率变化
故,由于温度变化t℃产生的V/F变换器输出频率的改变量为
由此可得增益的表达式
若令,且当温度改变量时有一个脉冲频率的变化,,将数据代入,则可计算得所需增益。
这时,对满量程,V/F变换器的输入电压为
大于V/F变换器所允许的最大输入电压值。故既要满足分辨率0.01℃的要求,又要满足测量范围0~160℃的要求,应保持增益,但需分为两个量程:0~80℃为第一个量程,80~160℃为第二个量程,采用两个标准电阻,如图所示。
当t<80℃时,微处理器up指令量程选择开关在“1”位置,这时测量差值
,其中,当t>80℃时,微处理器up指令量程选择开关自动合在“2”,位置,这时测量差值,其中。
【答案解析】