С помощью изображенной ниже схемы, питаемой от однополярного источника, можно измерять температуру в удаленном месте с погрешностью менее 1°C в диапазоне от 0 до 100°C.
Схема содержит Т1 – дешевый датчик температуры AD590, rail-to-rail операционный усилитель IC1 типа AD8541, четыре постоянных резистора, подстроечный резистор и АЦП. Если достаточно аналогового выхода, АЦП из схемы можно исключить. Для облегчения калибровки можно заменить подстроечный резистор на цифровой потенциометр типа AD8400 или AD5273. Резистор RF в цепи обратной связи должен быть точным, для минимизации погрешности схемы, допуск остальных резисторов не критичен. Точность измерения будет зависеть, также, от выбранной группы микросхемы.
[Примечание переводчика. Микросхемы разбраковываются на четыре группы: AD590J, AD590K, AD590L и AD590M, с начальной ошибкой калибровки 5%, 2.5%, 1% и 0.5%, соответственно.]
.gif)
| Надписи на схеме | |
| LONG WIRES | Длинные провода |
| DIGITAL DATA OUTPUT | Выход цифровых данных |
Выходной ток датчика AD590 прямо пропорционален абсолютной температуре в градусах Кельвина (с масштабным коэффициентом 1 мкА/K). В данной схеме выходной сигнал смещается и масштабируется таким образом, чтобы выбранному температурному диапазону от 0°C (температуры замерзания воды) до 100°C (температуры кипения воды) соответствовало изменение выходного напряжения от 0 до 5 В с коэффициентом 50 мВ/°C. Дешевый микромощный rail-to-rail операционный усилитель AD8541 имеет предельно низкий ток смещения и широкий диапазон синфазных напряжений. После калибровки типичное напряжение смещения на выходе этого усилителя из-за погрешности резисторов и датчика AD590 составляет 1 мВ. При питании усилителя от однополярного источника напряжением 5 В, напряжение на его выходе может изменяться от 25 мВ до 4.965 В, ограничивая диапазон измерений примерно на 0.5°C с обоих краев.
Для питания схемы используется источник с напряжением 5 В. При изменении температуры от 0 до 100°C ток выходной ток датчика AD590 изменяется от 273.15 до 373.15 мкА. Неинвертирующий вход операционного усилителя смещен на 4 В, чтобы обеспечить соответствие между выходным сигналом AD590 и требуемым выходным напряжением усилителя. На цепочке последовательно соединенных резисторов R1 и R2 падает порядка 1 В. Подстроечным резистором R2 устанавливается номинальный ток 353.15 мкА. При изменении значения измеряемой температуры от 0 до 100°C ток, протекающий через резистор обратной связи RF, изменяется от –80 мкА до +20 мкА. Напряжение на этом резисторе меняется, соответственно, от –4 В до +1 В. За счет смещения 4 В напряжение на выходе операционного усилителя изменяется от 0 до 5 В.
Для обеспечения гарантированной погрешности не более 1°C, следует выполнить калибровку схемы. Для известной температуры, например 25°C, потенциометром R2 установите напряжение на выходе операционного усилителя 1.250 В, или соответствующий ему код на выходе АЦП 400hex. Вы можете выполнять калибровку в градусах Цельсия и при любой другой температуре в рабочем диапазоне, умножая выходное напряжение на 20.
Поскольку датчик температуры имеет токовый выход, его сигнал не подвержен шумам напряжения и наводкам от внешних цепей, и его можно устанавливать в удаленном от прибора месте. Соединить датчик со схемой можно проводниками витой пары или экранированным кабелем.
