1.概述

　　PSO11热电阻信号调理板是与北京中泰公司研制的PC6360模人接口卡配套使用的热电阻 信号调理板。本调理板采用三线恒流驱动方式，可直接配用铅、铜等热电阻温度传感器，将热电阻的阻值变化转变为电压输出。

　　本调理板可以对16路热电阻信号进行调理放大，同时通过带缆可以实现多板串级连接，一块PC6360模入接口卡最多可以挂接8块本调理板。本调理板也可以与北京中泰公司研制的PS010前端信号调理板棍联，以实现多种不同信号的调理放大。

　　2.主要技术指标

　　输入通道数: 16路

　　配接热电阻范围: O~300Ω

　　测量方式:三线恒流式

　　驱动电流: 1mA脉冲式

　　测量误差: ≤0. 2 %(不含传感器误差)

　　温度漂移:≤100PPm/℃

　　放大器增益

　　约27倍(+5V输出对应500℃)

　　约87倍(+5V输出对应150℃)

　　最大输出电压: +5V

　　最大输出电流: 5mA

　　输出建立时间:≥2Sμs

　　可配接热电阻类型: Pt100.，Pt50，Cu100， Cu50 (出厂按Pt100调整校验)

　　电源功耗: +5V C±10%)≤50mA，±12V(±10%)≤30mA

　　使用环境要求

　　工作温度: 0℃~40℃

　　相对湿度: 40%~80%RH

　　存储温度: -55°C~+85°C

　　外型尺寸:长×高=205mmX 114mm( 8. linX4. 5in)

　　3.工作原理

　　本板的工作原理框图如图7-5所示。以下说明均以出厂标准为例，即输入使用Pt100传感器，输出+5V对应500℃。

　　(1)测量原理:在使用热电阻测量介质温度时，一般是通过电桥或恒流驱动的方式将电阻值的变化转变为电压的变化。本板采用三线恒流驱动方式来进行测量，其目的是为了消除长距离联结导线的附加电阻造成的测量误差。其电路示意图如图7-6所示。

　　其中， RI、R2、R3为联结导线电阻，且RI=R2=R3，

　　I1=I2=I

　　则:U =V+ -V- = ( I1R1 +I1Rt +2IR3)一( I2R2+2IR3)

　　=I1Rt

　　=Vt

　　即当三条联结导线的电阻相等时，运算放大器输入端的信号电压等于温度传感器上建立的信号电压。该电压只与传感器电阻和流过传感器的电流有关，而与导线电阻无关。恒流源部分:

　　通过对图7-6所示电路的分析可知，热电阻驱动电流的精度和稳定性对测量精度影响较大。要求其不随时间和环境温度的变化而变化，本板采用精密基准源加运算放大器组成的恒流源来解决。

　　(2)主放大器部分:主放大器由高精度仪用放大器AD620(或INA114)组成，增益固定 为26倍。主要用于将传感器上建立的差模电压取出并放大。如果配接Pt50、Cu100、Cu50等型号的温度传感器，本部分的增益需作相应调整。

　　(3)零点修正电路:本部分主要用于对传感器温度零点(如Pt100在O°C时， Rt= 100Ω进行偏移调整，其基本电路是一个由运算放大器和基准源组成的减法器。

　　(4)辅助放大器电路:本电路对经过主放大器和零点修正的电压信号根据用户需要进行辅助放大，以满足适当的量程输出。

　　4.热电阻的联接

　　热电阻的联接应采用三线方式，其接线方法如图7-7所示。本板与热电阻之间的联接导线一般应使用1mm2以上的安装导线，并使其长短一致，以尽量减小导线电阻差异，提高采样精度。外接热电阻及联接导线应尽量远离动力电源，避免强电场干扰环境。

　　5.使用与操作

　　(1)输入通道选择:本板上的16路热电阻测量通道

　　是由PC6360模人接口卡或其他具备类似功能的接口卡发出的4位TTL/CMOS数字输出信号控制的。数字输出信号与所选择的通道号关系如表7-2所示。

　　由于本板上的放大器及恒流驱动电路需要一个保证信号稳定的建立时间，所以用户在从主机送出通道选择控制信号后，应加上大于25µS的延时后再启动AID转换。

　　(2)跨接插座的用法: J凡是输出模拟通道选择插座，用于选择将本板的模拟输出信号接 在PC6360模人接口卡的某一通道上。多块板级联时，各板的模拟输出信号应接在不同的通道上，不要重叠，避免信号短路。本插座上的X、T均为出厂测试使用，与用户无关。

　　输出量程选择插座。为方便用户选择不同的测量量程，本板出厂时分别提供 -150℃ ~+ 150℃和-200℃~+500℃两种量程，用户可以通过JK4选择。短接"1"位时，为一150℃ ~ +150℃量程，短接"2"位时，为一200℃~+500℃量程。需要说明的是:这两种量程均保证 0℃时输出0V，满度时输出+5V。

　　电源方式选择插座:考虑到用户在配接其他类型的A/D卡时，电源配接有一定困难，固在本板上预留有加装DC/DC电源模块的位置。必要时用户可自行安装SD/12或SD/1S一类的电源模块，这样主机只需提供+SV电源即能解决电源问题。

　　JKs用于选择供电方式。当JKI能够提供各组电源时，将跨接器选至POWER端，当使用 电源模块时，选至DC/DC端。各组电源正常时，本板上的电掘指示灯均应发光。

　　(3)实际温度测量:本板温度测量分为低精度测量和高精度测量两种方式。在低精度测 量方式时，本板的模拟输出值根据所选的测量量程除以相应的系数即为测量温度值。一150℃~+150℃量程系数为0. 0333，- 200℃ ~ + 500℃ 量程系数为0.01。

　　例如:一150℃~+150℃量程，输出电压为3.2 V，除以系数0.0333，则测量温度为96. l℃， -200℃~十500℃量程，输出电压为2. 87 V，除以系数0.01，则测量温度为287℃。 由于热电阻阻值变化与温度变化呈非线性关系，所以上述低精度测量方式会有一定的误差。

　　在高精度测量方式时，需要将模拟输出值根据所选的测量量程除以相应的增益系数求出热电阻Rt上的电压Ut，再求出Rt的值，通过查分度表得到精确的实际温度。

　　一150℃~+150℃量程增益系数为87.26，- 200℃ ~ + 500℃ 量程增益系数为27.64。

　　例如:一150℃~+150℃量程，输出电压为3.2 V，除以增益系数87.26，则Ut= 3.2/87. 26= 0. 03667 ( V )

　　Rt=(Ut/I) +100= (0.03667/0.001) +100=136.7Ω

　　注: I为驱动电流，等于1rnA. Pt100零度电阻为100Ω。

　　通过查Pt100的分度表，得出实际温度为95. 3℃。-200℃~+500℃量程的高精度测量方法类似。可得出输出电压为2.87V时实际温度为277.l"C。

　　(4)调整与校准:(按Pt100举例)在出厂前已经过仔细地调整与校准，如无必要，请不 要随意调整。如果确实需要，请准备一块4位半以上的数字万用表和精密电阻箱，同时还应准备好所配热电阻的分度表。将精密电阻箱按热电阻的三线联接方式与本板任一通道相联，将万用表的"+"端接至跨接选择器JK3下面一排前8位中的任意一根针上(不要接X、T位)，"一"端接在"T"位上下两根针中的任意一根上。联接好后通过主机选择联接精密电阻箱的通道并预热2S分钟以上。

　　零点调整:当精密电阻箱的选定电阻为100Ω时，输出应为0V。如果有偏差，调整电位器W1使之为0V。

　　满度调整:根据所选量程，使精密电阻箱的选定电阻为280.9Ω( 500℃)或157.31Ω(150℃)，分别调整W2 ( 500℃)或W3(150℃)使输出为4. 997~ 5.000V。重复几次零点和满 度的调整，使精度满足使用要求。

　　责任编辑：GOCN