LinTai: качественные китайские корпуса и каркасы

Устранение ошибки, связанной с конечным сопротивлением проводников, используемых для подключения датчика путем модуляции тока смещения

Данная схема компенсирует ошибку, связанную с конечным сопротивлением проводников, используемых для подключения диодного датчика температуры, и для своей работы требует всего лишь двухпроводной кабель.

Температурный коэффициент прямого падения напряжения на диоде, составляющий примерно –2 мВ/°C, является основанием для популярного метода измерения температуры, особенно для низкотемпературных приложений (рис.1). Диодные датчики температуры являются компактными, стабильными, надежными, чувствительными и недорогими и, в отличие от термопар, не требуют использования образцового диода. Все эти преимущества помогают объяснить длительную популярность этой - мягко выражаясь - “древней” технологии.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Фактор усложнения и источник потенциальных ошибок, присущие данному типу датчиков, приводят к необходимости использовать для них компенсацию токов смещения. Результирующий вклад омического внутреннего сопротивления (ток/сопротивление) - уменьшение напряжения в проводниках и сопротивление контактов в выходном напряжении датчика создают неуправляемое и зависящее от температуры напряжение смещения. Это смещение может приводить к неприемлемо большим ошибкам при измерении температуры. Эта ситуация особенно характерна когда используются тонкие и, поэтому, высокоомные провода для подключения датчика - ситуация характерная для низкотемпературных приложений. В таких случаях, разработчики предпочитают использовать особо качественные провода для уменьшения температурной проводимости и утечек.

Обычным решением проблемы внутреннего сопротивления является использование четырехпроводного подключения по схеме “Кельвин” (мостовая схема Уинстона-Томпсона), при котором одна пара проводов служит для подачи тока смещения датчика, а другой парой проводов снимается дифференциальный выходной сигнал с датчика. При таком подходе предотвращается искажение сигнала с датчика, обусловленное внутренним сопротивлением соединительных проводов. Этот традиционный метод работает хорошо, но усложняет подключение датчика и удваивает нежелательную тепловую утечку из-за использования дополнительных проводов, таким образом, значительно уменьшая выигрыш от его использования по сравнению с использованием высококачественных проводов, рассмотренном в первом варианте.

На рис.2 показана схема, в которой реализован другой подход. Она устраняет ошибку, связанную с конечным сопротивлением проводников и требует для своей реализации только двухпроводной кабель для подключения датчика. Схема основана на том факте, что падение напряжения на внутреннем сопротивлении (IR) пропорционально току, в то время как напряжение на датчике остается постоянным. Принцип работы схемы основан на изменении величины тока возбуждения, IB, между двумя значениями, IB1 и IB2, где IB1=2IB2. Переменная составляющая результирующего сигнала будет, примерно, равна IBRW, где RW - общее сопротивление проводников кабеля, плюс небольшой вклад от ненулевого сопротивления датчика.

В качестве источника тактового сигнала для модуляции обоих токов возбуждения IB1/IB2 и синхронной демодуляции результирующего ответа используется внутренний генератор микросхемы LTC1043, частота которого устанавливается, примерно, 500 Гц присоединением к Выводу 16 внешнего конденсатора емкостью 0.01 мкФ. Переключение сопротивления балластного токозадающего резистора между значениями 1M и 1M+1M=2M создает модуляцию тока 2-в-1 и компоненту переменного сигнала, пропорциональную сопротивлению соединительных проводов: IBRW.

Вторая часть микросхемы LTC1043 синхронно выпрямляет переменную составляющую IBRW, запоминая фазу IB1RW=VC1 на конденсаторе C1 и фазу IB2RW=VC2 на конденсаторе C2. Операционный усилитель A2 буферизует напряжение VC1 и подает его на резисторную матрицу и операционный усилитель A1, который вычитает это напряжение из среднего значения сигнала с датчика, создавая выходное напряжение, независящее от напряжения смещения, вызванного сопротивлением кабеля. Одним из недостатков это методики является то, что из-за эффектов собственного импеданса датчика порядка 20 мВ, для термометрических диодов обычно требуется индивидуальная температурная калибровка.

Пояснения к схемам:

ONE SECTION LTC1043

Первая часть микросхемы LTC1043

LTC1043 OSCILLATOR

Тактовый генератор микросхемы LTC1043

TEMPERATURE SENSOR

Температурный датчик

*FILM RESISTOR

*Пленочный резистор

NOTES: CIRCLED NUMBERS ARELTC1043 PIN NUMBERS.

Замечание: Числа в кружках являются номерами выводовмикросхемы LTC1043

TOTAL WIRING RESISTANCE

Общее сопротивление проводов

Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя