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  • 1 # Talk工控白

    題目的意思應該是透過資料採集電路來採集熱電阻的阻值,輸出隨熱電阻值變化而改變的電壓差。實際應用中,鉑熱電阻使用的較多,有三線制和四線制兩種接法的鉑熱電阻。

    題目提到的惠斯通電橋,又叫單臂電橋。例如資料採集電路用惠斯通電橋鉑熱電阻三線制接法,如下所示。上圖的X1是鉑熱電阻的接線端子。由於鉑熱電阻採用的是三線制的,因此鉑熱電阻同色的兩根線接X1端子的1和2腳,熱電阻另外一根線接X1端子的3腳。圖中的REF1點的電壓為參考電壓,AIN10點的電壓為比較電壓。因為AIN1與AIN10之間的電壓非常微弱,容易受到環境因素的影響使測量誤差增加,所以R2、R4、R5的電阻選用得用低溫漂的精密電阻。

    惠斯通電橋此圖就是惠斯通電橋圖,圖中的四個電阻為電橋的四個臂。當B,C之間的電壓為零時,電橋達到平衡。只要改變其中任何一個電阻的阻值,電橋失去平衡,此時B,C之間的電壓隨著改變電阻的阻值變化而變化,因此只要確定三個臂的電阻值,就可以根據B、C之間的電壓差算出變化電阻的阻值。

    由上面的資料採集電路圖可看出,鉑熱電阻其實在惠斯通電橋就是它的一個臂,只是這個臂的阻值是變化的而不是固定的。因此電橋就會有個電壓差輸出,然後把電壓訊號輸出給微控制器處理,經過微控制器處理後的資料就可以就地顯示實際溫度,也可以進行遠端傳輸到第三方顯示儀表進行實時顯示。

  • 2 # 木子影音剪輯

    一、瞭解惠斯通電橋之前先看下熱電阻測溫感測器原理:

    熱電阻是電阻值隨溫度變化的溫度檢測元件。它是利用物體(常見的是特定的金屬或半導體材料)的導電率隨溫度變化而變化的原理製成。它的阻值跟溫度的變化成正比,隨著溫度上升而成勻速增長。

    使用熱電阻測溫的過程實際上是一個測量置於測量點上的熱電阻的阻值的過程。

    二、為何採用三線制接線:

    電阻是基本電引數之一,其阻值 R 可按伏安特性定義,即 R=U/I,其中U 為電阻兩端的電壓,I 為流過電阻的電流或者按功率 P 來定義,即 R=P/(I^2)。。

    可見測量熱電阻必須在熱電阻兩端連線導線,而導線的阻值以及阻值隨溫度變化的特性以及引入的其它干擾,必然會影響測量結果。而要消除這種影響,就必須知道引線的狀況,在對熱電阻進行測量的同時,從引線的兩端對引線進行監測。在兩根引線引數一致的前提下,要知道其中一根的狀況,至少需要增加一根導線,用來將測量引線中的一根的現場端連線到儀表端。這就是熱電阻的三線制連線的由來。

    三、惠斯通電橋測量原理

    在實驗中,測量電阻的常見方法有伏安法和電橋法。熱電阻測量儀表(溫度指示儀、溫度變送器等)比較常見的是採用電橋作為前置電路,在採用三線制的條件下,能夠有效的消除現場到控制室之間數十到數千米導線對的測量造成的影響。

    惠斯通電橋的原理圖。四個電阻R0、R1、R2、Rx連成四邊形,稱為電橋的四個臂。四邊形的一個對角線連有檢流計,稱為“橋”;四邊形的另一對角線接上電源,稱為電橋的“電源對角線”。E為線路中供電電源,學生實驗用雙路直流穩壓電源,電壓可在0-30V之間調節。R保護為較大的可變電阻,在電橋不平衡時取最大電阻作限流作用以保護檢流計;當電橋接近平衡時取最小值以提高檢流計的靈敏度。限流電阻用於限制電流的大小,主要目的在於保護檢流計和改變電橋靈敏度。電源接通時,電橋線路中各支路均有電流透過。當C、D兩點之間的電位不相等時,橋路中的電流Ig不等於0,檢流計的指標發生偏轉;當C、D兩點之間的電位相等時,橋路中的電流Ig等於0,檢流計指標指零(檢流計的零點在刻度盤的中間),這時我們稱電橋處於平衡狀態。因此電橋處於平衡狀態時有:

    此式說明,電橋平衡時,電橋相對臂電阻的乘積相等。這就是電橋的平衡條件。 根據電橋的平衡條件,若已知其中三個臂的電阻,就可以計算出另一個橋臂電阻,因此,電橋測電阻的計算式為

    電阻1R、2R為電橋的比率臂,Rx為待測臂,Ro為比較臂,Ro作為比較的標準,實驗室常用電阻箱。由(1)式可以看出,待測電阻Rx由比率值K和標準電阻Ro決定,比率值K可以作為10的n次方,這是成品電橋常用的方法。檢流計在測量過程中起判斷橋路有無電流的作用,只要檢流計有足夠的靈敏度來反應橋路電流的變化則電阻的測量結果與檢流計的精度無關,由於標準電阻可以製作的比較精密,所以利用電橋的平衡原理測電阻的準確度可以很高,這也是電橋應用廣泛的原因。

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