如何實現控溫精度為0.1的恒溫槽控溫電路

　　介紹利用電流泵電路補償 Pt100 非線性 ，進行恒溫槽溫度高精度檢測的原理 ，和利用 PWM 過零調功電路進行加熱控制的方法。

　　筆者在研究某醫療檢測儀器時 ，針對該儀器對恒溫槽的控溫精度為 ±0. 2 ℃的要求 ，專門研制了一個高精度測溫和控溫電路。實測控溫精度達到了 ±0. 1 ℃， 很好地滿足了需要。 1 　高精度溫度檢測電路設計本電路采用測溫精度較高的 Pt100 作為溫度檢測元件。根據 IEC2751 標準 ，Pt100 的電阻值與溫度的關系可以表示為 Rt = R0 （1 + at + bt2 ） ，式中 ， a = 3. 9685 ×10 - 3/ ℃， b = - 5. 847 ×10 - 7/ （ ℃） 2。因為式中的二次項 bt2 系數為負 ，當溫度升高時 RTD 電阻值的增加略有下垂 ，呈現出非線性關系 ，必須進行非線性補償。 Pt100 的非線性補償電路 （圖 1） 由運放 A1、電阻 R1、 R2、R3、R4 組成。這是溫度檢測變換電路的第一級 ，也是進行非線性校正和決定檢測精度的關鍵一級。其中 ，R1 和 R2 組成了負反饋回路 ，R3 和 R4 組成了正反饋回路 ; Rt 為 Pt100 ， Ut 是經 Pt100 溫度檢測變換后經過非線性校正的電壓輸出。為了維持電路的平衡 ， 運圖 1 Pt100 非線性校正電路放 A1 的正、負反饋回路皆會產生電流 ， US 為電路的正反饋回路提供拉電流 ，而負反饋回路產生對地的灌電流 ，因此該電路又稱為電流泵電路。如果電路中沒有 R3 ，該電路僅為一個同相放大器 ;R3 接入正反饋回路 ， 將引入部分正反饋 ，此時 U0 的輸出將比原僅進行同相放大時的輸出增加一個ΔU。當溫度升高時 ， Rt 增加 ，電路的正反饋隨之增加 ， U0 輸出增加一個ΔU ，流過 Rt 的電流也會增加 ，由于正反饋引起 Ut 的輸出增加了ΔUt ，補償和校正了由于 Rt 的增加呈非線性下垂而產生的 Ut 非線性。選取合適的電阻值 ，可以將 Pt100 的非線性誤差降低到 0. 5 %（0～500 ℃） 。由于恒溫槽皆為定溫控制 ，在控溫點再進行精心地電路調整和測量校正 ，可以使溫度檢測達到很高的精度。