传感器及读出电路

无线传感系统中温度由热敏电阻 PT100 感测，湿度由 HMZ-333A1 感测。PT100 是电阻式温度传感器，它具有测量范围广(–200℃~+650 ) ℃ 、偏差小、响应时间短、抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等一系列优点，得到了广泛的应用。其读出电路如图 4 所示。

读出电路分为两级，第一级完成温度/电压信号变换，第二级完成电压信号的放大调理。其等效电路如图 5 所示。

由图 5(a)可推导出读出电路第一级输出电压 VO1：

由此可计算出输出的电压值范围和对应的电阻值范围，如表 1 所示。

对读出电路进行仿真，可得 VO1 和 VO2 的仿真结果，如图 6 所示。

图中，黑线为 VO1 的仿真结果，红色线为 VO2 的仿真结果，由图可见第一级的输出电压随 PT100 阻值的增加线性递增，其电压输出范围为 0.52 V~0.86 V，第二级输出电压随阻值的增加线性递减，其电压输出范围为 2.98 V~0.99 V，其仿真结果与计算结果相一致。线性度是衡量传感器稳定度的一个重要指标，通过对上述输出数据做线性度分析，可得分析结果如图 7 所示[2]。

从上面两张的线性度分析曲线可以看出，本系统的 PT100 温度读出电路的线性度在 95%以上，故本读出电路的设计方案是可行的。

海洋仪器http://www.hyxyyq.com