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Pt电阻温度传感器由于精度高、稳定性好、可靠性强、寿命长,所以广泛应用于气象、农林、化纤、食品、汽车、家用电器、工业自动化测量和各种实验仪器仪表等领域。研制开发高性能价格比的测试系统,不仅可为生产商提供必要的测试工具,还可为温度传感器的可靠性研究提供有效的手段。本文介绍了Pt电阻温度传感器测试系统的多通道信号调理模块的原理及电路设计。
二、信号调理模块的构成及工作原理
Pt膜温度传感器测试系统信号调理模块的基本原理如图1所示,整套测试系统一共有n个单元测量电路,能实现传感器的多通道测量。每个单元测量电路采用四线制的方式进行设计,而这种四线制的结构中需要一个精密的恒流源;此外,由于单元测量电路的输出信号较弱,还需要将输出信号进行直流放大,放大后再进行A/D转换。为了提高测量精度,减小测量时外围电路带来的误差,本设计采用了多路电子开关Ka,使得n路单元测量电路共用一个0.5mA的精密恒流源,同时使 n路单元测量电路共用一个放大电路,即在对Pt温度传感器进行测量时,只有当电子开关组Ka和Kb组的第n个开关同时接通时才能够选中第n个Pt温度传感器并对其进行参数的测量。
本系统采用了32个八选一的多路开关器件CD4051和两个74LS138组成电子开关阵列,实现了对128个通道控制,可选择128个Pt电阻中任意一个进行测试。测量电路所测得的Pt电阻传感器两端的电压经过放大电路后进入MSP430单片机的进行A/D转换。
三、恒流源的设计
恒流源原理如图2所示[3、4]。本测试系统恒流源的电流值定为0.5mA,此电流值定为0.5mA主要有以下两个原因:
(1)、如果恒流源的电流值过大,电流在流过Pt电阻时产生的热量会影响测试精度。根据经验,电流值不能大于1mA;
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