下面的東西有點(diǎn)亂（我在構(gòu)建 V/F 之前在下面構(gòu)建了雙運(yùn)算放大器電路）：對(duì)于“下一步”，我在上面構(gòu)建了 V/F，但有一些變化：1000 pF 電容器是更改為 3300 pF (3.3 nF) NPO 型。增益和線性電阻器的選擇值分別接近 14.711k 和 133k，其中 14.711k 是選擇的最關(guān)鍵值，以提供從 -50C 電阻器到 +100C 電阻器的精確 15kHz 跨度。只需要幾次迭代，因?yàn)榫€性電阻器只會(huì)輕微影響增益。133k 可能會(huì)在不進(jìn)一步調(diào)整的情況下使 RTD 線性化——我得到的線性度超出了 RTD 的精度規(guī)格；這當(dāng)然是一個(gè)很好的起始值。
    這個(gè)項(xiàng)目是我的 V/F 的殺手級(jí)應(yīng)用程序，因?yàn)榫€性調(diào)整幾乎可以消除 RTD 的小的自然非線性。下圖顯示了使用下面的運(yùn)算放大器電路（藍(lán)色跡線）使用精密電壓表測(cè)量的上述模擬器的電阻非線性。紅色曲線數(shù)據(jù)是在調(diào)整 V/F 以顯示“適當(dāng)?shù)摹钡窒蔷€性后直接從頻率計(jì)數(shù)器讀取的。下方左側(cè)的電路將 RTD 電阻轉(zhuǎn)換為適合 V/F 的電壓（約 100mV 至 1.6 伏）。在 RTD (R) 上添加一個(gè) 390pF（我重新閱讀時(shí)太小了）低泄漏電容器，在 523k 反饋電阻器上添加一個(gè) 0.1uF 聚酯電容。該電阻器是選擇接近該值的電阻器的組合。精度不如模擬器重要，但穩(wěn)定的電阻器是強(qiáng)制性的。模擬器盒用于校準(zhǔn) V/F，包括絕對(duì)增益和線性度。使用模擬器調(diào)整 V/F 的頻率以給出準(zhǔn)確的跨度，然后記錄偏移量（我不考慮偏移量，因?yàn)闇p去一個(gè)整數(shù)是一件微不足道的事情，即使使用 PicAXE 也是如此）。V/F 將輸出接近 16 kHz 的滿刻度頻率，代表 150C：(16,000 - 1000)/100 = 150.00，分辨率為 0.01C。我的設(shè)置在測(cè)試箱的范圍內(nèi)給出了大約 0.01C 的正確頻率 - 不錯(cuò)！要確定零值，只需將測(cè)試框設(shè)置為 0C，偏移就是該頻率。該偏移量適用于所有溫度。絕對(duì)增益和線性度。使用模擬器調(diào)整 V/F 的頻率以給出準(zhǔn)確的跨度，然后記錄偏移量（我不考慮偏移量，因?yàn)闇p去一個(gè)整數(shù)是一件微不足道的事情，即使使用 PicAXE 也是如此）。V/F 將輸出接近 16 kHz 的滿刻度頻率，代表 150C：(16,000 - 1000)/100 = 150.00，分辨率為 0.01C。我的設(shè)置在測(cè)試箱的范圍內(nèi)給出了大約 0.01C 的正確頻率 - 不錯(cuò)！要確定零值，只需將測(cè)試框設(shè)置為 0C，偏移就是該頻率。該偏移量適用于所有溫度。絕對(duì)增益和線性度。使用模擬器調(diào)整 V/F 的頻率以給出準(zhǔn)確的跨度，然后記錄偏移量（我不考慮偏移量，因?yàn)闇p去一個(gè)整數(shù)是一件微不足道的事情，即使使用 PicAXE 也是如此）。V/F 將輸出接近 16 kHz 的滿刻度頻率，代表 150C：(16,000 - 1000)/100 = 150.00，分辨率為 0.01C。我的設(shè)置在測(cè)試箱的范圍內(nèi)給出了大約 0.01C 的正確頻率 - 不錯(cuò)！要確定零值，只需將測(cè)試框設(shè)置為 0C，偏移就是該頻率。該偏移量適用于所有溫度。V/F 將輸出接近 16 kHz 的滿刻度頻率，代表 150C：(16,000 - 1000)/100 = 150.00，分辨率為 0.01C。我的設(shè)置在測(cè)試箱的范圍內(nèi)給出了大約 0.01C 的正確頻率 - 不錯(cuò)！要確定零值，只需將測(cè)試框設(shè)置為 0C，偏移就是該頻率。該偏移量適用于所有溫度。V/F 將輸出接近 16 kHz 的滿刻度頻率，代表 150C：(16,000 - 1000)/100 = 150.00，分辨率為 0.01C。我的設(shè)置在測(cè)試箱的范圍內(nèi)給出了大約 0.01C 的正確頻率 - 不錯(cuò)！要確定零值，只需將測(cè)試框設(shè)置為 0C，偏移就是該頻率。該偏移量適用于所有溫度。
    注意：下面的 Spice 電路有點(diǎn)誤導(dǎo)。有兩條“電流”線連接到兩個(gè) RTD 連接，但兩條感測(cè)線連接到另外兩個(gè) RTD 連接。如圖所示存在連接，但它發(fā)生在 RTD 內(nèi)部。我會(huì)想辦法在未來(lái)澄清這一點(diǎn)。
    那條紅色曲線是直接從頻率計(jì)數(shù)器讀取的“真實(shí)”數(shù)據(jù)！藍(lán)色曲線顯示鉑 RTD 的預(yù)期非線性，每 25 度使用精確值。對(duì)于未補(bǔ)償?shù)?RTD，寬范圍內(nèi)的 pp 偏差略低于 1 度。我真的看不出紅色曲線有多少錯(cuò)誤。我一直想用 V/F 將某些東西線性化，現(xiàn)在我做到了。:)
    盒子包含上面的 RTD 放大器和一個(gè) 合成接地電路（允許電路在單電源下運(yùn)行，同時(shí)提供精確穩(wěn)定的 5 伏電壓）。V/F 位于右側(cè)，臨時(shí)連接增益和線性電位器。請(qǐng)注意，4 線電阻測(cè)量端子連接到用于商用 RTD 的迷你 Din 連接器，也連接到用于模擬器盒或裸線 RTD 的四個(gè)香蕉插孔。那些可能是 5 向接線柱。
    我需要討論消除接地電壓錯(cuò)誤的接線方法，更新的斬波穩(wěn)定運(yùn)算放大器。OPA2388 看起來(lái)不錯(cuò)而且價(jià)格低廉，但需要修改人工接地電路以提供總計(jì) 5 伏的電壓，因?yàn)?OPA2388 是低壓部件（最大 5.5 VDC）。也許參考電壓下降到 4 伏。
    在調(diào)整 V/F 以獲得正確的增益（跨度）和適當(dāng)?shù)姆蔷€性（有條不紊地將數(shù)據(jù)輸入電子表格以查看結(jié)果）之后，頻率（在減去零 C 時(shí)準(zhǔn)確獲得 10 kHz 所需的整數(shù)值之后，然后除以 100）在模擬器值的 0.01 C 范圍內(nèi)。RTD 并不是真的那么好，因此這種電子設(shè)備不會(huì)降低其中最好的性能。RTD 在加熱時(shí)不會(huì)像熱敏電阻那樣漂移。
    安裝了 V/F 的最終單元。康寧玻璃電容器 (390 pF) 和大型綠色聚酯電容器分別從輸出添加到第一個(gè)和第二個(gè)運(yùn)算放大器的負(fù)輸入（以降低噪聲）。一個(gè) 750 歐姆的電阻與 V/F 輸出串聯(lián)添加到 BNC 連接器。我插入商業(yè) RTD，我感覺(jué)我現(xiàn)在知道室溫的百分之幾度。:) 這是比率測(cè)量，因此比率 V/F 也因此而完美。在頻率計(jì)數(shù)器上使用 10 Hz 門時(shí)，它似乎表現(xiàn)出很小的噪音……觀察……大約 0.25Hz pp 或大約 2.5 毫度。根據(jù)我的校準(zhǔn)器，冷端現(xiàn)在有點(diǎn)誤差，-50C 時(shí)可能有 50 毫度。哎呀，這就夠了！
    RF 干擾能夠稍微改變讀數(shù)，因此我從面板連接器到電路添加了四個(gè) 33uH、2 歐姆扼流圈。我還將 390pF 玻璃電容器更改為 4uF 聚酯型。我還從另一條傳感線到地面（BNC 接線片）添加了一個(gè) 0.22uF 聚酯帽。這些變化消除了射頻效應(yīng)。
    實(shí)驗(yàn)：用 Racal Dana 1992 計(jì)數(shù)器在冰水中探測(cè)并進(jìn)行計(jì)算。指示溫度為 15 毫度。計(jì)數(shù)器在零加減幾 10 毫度左右反彈。我會(huì)說(shuō)這是個(gè)好消息。順便說(shuō)一句，可以從灰色塑料中取出現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡運(yùn)輸泡沫，并切成漂亮的形狀，例如下面的燒杯絕緣體。我也重復(fù)使用了灰色塑料。第二張圖是拆掉蓋子后的樣子。我需要買些東西來(lái)獲得更多的泡沫來(lái)制作更好的封面！
    我將討論熱電偶和非線性問(wèn)題。很難為熱電偶制作超精確的模擬器，因此使用 V/F 非線性調(diào)整來(lái)矯正熱電偶會(huì)更加困難。很難在真正的精度上擊敗 RTD。
    添加一個(gè)涵蓋新半導(dǎo)體傳感器的部分也是一個(gè)好主意 - 它們并不破舊。提到了 Analog Devices ADT7422。也許是我在另一所房子的 4-20 毫安“過(guò)程”溫度計(jì)。討論使用冰水作為校準(zhǔn)點(diǎn)以及使用優(yōu)質(zhì)水銀溫度計(jì)的優(yōu)勢(shì)。我有沒(méi)有提到 RTD 很難被擊敗？
    硅膠電阻！它們也具有 V/F 應(yīng)該能夠克服的類似非線性，而且它們非常便宜。我在某個(gè)地方有數(shù)百個(gè)。單結(jié)晶體管基本上是硅電阻器。在兩個(gè)溫度下需要校準(zhǔn)。非線性調(diào)整可以是一個(gè)固定值，因?yàn)樽罱K結(jié)果不會(huì)像高精度 RTD 那樣引人注目，可能只有十分之幾攝氏度。
    我最喜歡的想法是：使用普通燈泡，如微型 #385 燈泡（28 伏）。鎢制成的 RTD 非常棒，盡管它的非線性比鉑金高，但我們已經(jīng)涵蓋了這一點(diǎn)。同樣，每個(gè)燈泡都需要用冰浴進(jìn)行校準(zhǔn)，可能還需要使用精密熱敏電阻控制器和良好的校準(zhǔn)溫度計(jì)進(jìn)行溫度控制的“熱箱”校準(zhǔn)。使用四根電線將燈連接到電路，兩根用于電流，另外兩根用于測(cè)量產(chǎn)生的電壓。好吧，也許兩根電線就足夠了，因?yàn)榫炔粫?huì)那么高。嗯，串聯(lián)幾個(gè)來(lái)提高電阻怎么樣——它們很便宜。