铂电阻测温改善非线性电路

温度感测电路
铂测温电阻体如同热电偶一样，系温度测气之一种。铂热电阻在温度传感器中最为稳定，且测温范围至为广大即-250~+640℃，系现今温度测试之代表作。 就一般而言，金属随着温度上升，电阻值会随之上升，亦即具有正之温度系数（30000~7000 ppm/℃）。因此，由于能检测到此一温度变化，可用于测试温度。除了铂金可当作测温电阻体外，尚有铜或镍（Nickel），因为铂金的纯度在99.999%以上，系金属中之最高者。此外铂金尚有下列优点。

1纯度越高，电阻之温度特性几乎一定。
2纯度越高，电阻之温度系数越高。
现在，JIS C1604中只有此一铂金测温电阻体以规格化。铂金测电阻体系使用高纯度铂金之温度传感器。虽然不像热组体具有非直线电阻温度特性，却如图4.1所示线性状况良好。因此为非常容易使用之温度传感器。此外，铂金测温电阻体亦有不使用铂金线，而是使用铂金厚膜、薄膜或箔生成 之电阻体。此等电阻体与铂金线比较由于产品价格大幅降低等优点，终可实现获得低廉之温度传感器。在此使用DIN规格之铂金测温电阻体TRRA102B。此一铂金电阻体因具有较高之公称电阻值1KΩ，不易受配线电阻的影响，因此制作上有较易之优点。

图1 铂金电阻温度传感器电阻与温度特性关系
1.定电流驱动电路＜具线性补偿＞
由图2铂金测温电阻体具有非线性之特性。若将此一特性依每一跨距来计算，可得如图3之非线性误差。由图2 ，铂金测温电阻体在100℃跨距有0.4%（0.4 ℃），在200℃跨具有0.7%（1.4℃ ），在500℃跨距有2%（10℃ ）之非线性误差。如上面所叙述，因为500℃跨具有10%对温度误差，使用白金测温电阻体来执行高精确度测定时，必须对此非直线误差加以补偿改善。

图2 铂金测温电阻体之非直线误差

铂金测温电阻体之非直线误差（定电流动作）为消除此一非直线误差，必须具备线性补偿电路。一般而言，可使用如图4所示正反馈型线性补偿电路。

调整方法：
（ 1）将相当于0℃电阻值1kΩ之电阻代替TRRA102B加以连接，调整R2使输出为0。
（ 2）将相当于123.6℃之电阻值1.476kΩ之电阻加以连接，调整R12使输出达到跨距最大值。
（ 3）将相当于500℃电阻值2.809kΩ之电阻加以连接，调整R3调整线性补偿。
（ 4）重复多次修改上述设定值使之符合全范围0℃ ~500℃ 。
如图4所用正反馈线性补偿电路，将感测器之输出电压Eout反馈制输入端。因在OP Amp A3将极性反转过来，而
成为正反馈。由于使用正反馈， 500℃附近将已饱和之输出加以提升。正因为正反馈之关系，在全刻度(scale)附近作较多之
提升，而在0点附近几乎不加以提升，因而做到很漂亮之线性补偿。被线性补偿之输出E_out为
E_out = 1mA×Rt + K×E_out

铂金测温电阻体使用TRRA102B，将k-0.041/k Ω，将原有2%的误差，可以改善到0.1%程度。如表1。

表1 K = 0.041的输出电压

温度（℃）E_out（V）

-（Eout+1.043（V）

%非直线性0-1.04300100-1.4680.425-0.07200-1.8950.852-0.04250-2.1081.065-0.5500-3.1752.0320

图3
此一电路之调整方法参照图4。调整所使用虚设（dummy）电阻值展示于表2。其电阻值可用多只电阻联并联连接，用数字表测试。亦可以使用具有刻度盘，多圈型电位器（ potentiometer）测试。

表2 虚设电阻值温度(℃)电阻值0℃1000Ω50℃1194Ω100℃1385Ω200℃1758.4Ω250℃1940.7Ω

图4 用LM358组成的实际应用的温度计测量电路图