如何实现控温精度为0.1的恒温槽控温电路

　　介绍利用电流泵电路补偿 Pt100 非线性 ，进行恒温槽温度高精度检测的原理 ，和利用 PWM 过零调功电路进行加热控制的方法。

　　笔者在研究某医疗检测仪器时 ，针对该仪器对恒温槽的控温精度为 ±0. 2 ℃的要求 ，专门研制了一个高精度测温和控温电路。实测控温精度达到了 ±0. 1 ℃， 很好地满足了需要。 1 　高精度温度检测电路设计本电路采用测温精度较高的 Pt100 作为温度检测元件。根据 IEC2751 标准 ，Pt100 的电阻值与温度的关系可以表示为 Rt = R0 （1 + at + bt2 ） ，式中 ， a = 3. 9685 ×10 - 3/ ℃， b = - 5. 847 ×10 - 7/ （ ℃） 2。因为式中的二次项 bt2 系数为负 ，当温度升高时 RTD 电阻值的增加略有下垂 ，呈现出非线性关系 ，必须进行非线性补偿。 Pt100 的非线性补偿电路 （图 1） 由运放 A1、电阻 R1、 R2、R3、R4 组成。这是温度检测变换电路的第一级 ，也是进行非线性校正和决定检测精度的关键一级。其中 ，R1 和 R2 组成了负反馈回路 ，R3 和 R4 组成了正反馈回路 ; Rt 为 Pt100 ， Ut 是经 Pt100 温度检测变换后经过非线性校正的电压输出。为了维持电路的平衡 ， 运图 1 Pt100 非线性校正电路放 A1 的正、负反馈回路皆会产生电流 ， US 为电路的正反馈回路提供拉电流 ，而负反馈回路产生对地的灌电流 ，因此该电路又称为电流泵电路。如果电路中没有 R3 ，该电路仅为一个同相放大器 ;R3 接入正反馈回路 ， 将引入部分正反馈 ，此时 U0 的输出将比原仅进行同相放大时的输出增加一个ΔU。当温度升高时 ， Rt 增加 ，电路的正反馈随之增加 ， U0 输出增加一个ΔU ，流过 Rt 的电流也会增加 ，由于正反馈引起 Ut 的输出增加了ΔUt ，补偿和校正了由于 Rt 的增加呈非线性下垂而产生的 Ut 非线性。选取合适的电阻值 ，可以将 Pt100 的非线性误差降低到 0. 5 %（0～500 ℃） 。由于恒温槽皆为定温控制 ，在控温点再进行精心地电路调整和测量校正 ，可以使温度检测达到很高的精度。