熱電阻Pt100測溫電路調(diào)試體會

1、熱電阻 Pt100 測溫電路調(diào)試體會鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關系而制成的溫度傳感器,由于其測量準確度高、測量范圍大、復現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫（-200 C650 C ）范圍的溫度測量中。PT100是一種廣泛應用的測溫元件，在 -50 C 600C范圍內(nèi)具有其他任何溫度傳感器無 可比擬的優(yōu)勢，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非 線性關系，所以需要進行非線性校正。 校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正， 模擬 校正有很多現(xiàn)成的電路， 其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響， 數(shù)字化校正則需要在微處 理系統(tǒng)中使用，將Pt電阻的電阻值和溫度

2、對應起來后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實測的AD 值以查表方式計算相應溫度值。常用的Pt電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點是將PT100的兩側(cè)相等的的導線長度分別加在兩側(cè)的橋臂上， 使得導線電阻得以消除。 常用的采樣電路有兩種： 一 為橋式測溫電路，一為恒流源式測溫電路。 其中圖 1 為三線制橋式測溫電路， 圖 2為兩線制 橋式測溫電路，圖 3為恒流源式測溫電路。 下面分別對橋式電路和恒流源式電路的原理在設 計過程中應注意事項進行說明（注：這兩個電路本人均有采用及試驗，證明可行）。一、 橋式測溫電路 橋式測溫的典型應用電路如圖 1 所示（圖 1和圖 2均為橋式電路，分別畫出來是為

3、 了說明兩線制接法和三線制接法的區(qū)別） 。測溫原理：電路采用 TL431 和電位器 VR1 調(diào)節(jié)產(chǎn)生 4.096V 的參考電源；采用 R1、R2、VR2、Pt100構成測量電橋（其中 R1 = R2 , VR2為100Q精密電阻），當Pt100的 電阻值和 VR2 的電阻值不相等時，電橋輸出一個 mV 級的壓差信號，這個壓差信號經(jīng) 過運放 LM324 放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連 AD 轉(zhuǎn)換芯片。差動 放大電路中 R3= R4、R5 = R6、放大倍數(shù)=R5/R3，運放采用單一 5V供電。設計及調(diào)試注意點：1. 同幅度調(diào)整 R1 和 R2 的電阻值可以改變電橋輸出的壓差大??；2

4、. 改變 R5/R3 的比值即可改變電壓信號的放大倍數(shù)， 以便滿足設計者對溫度范圍 的要求3. 放大電路必須接成負反饋方式，否則放大電路不能正常工作（以前就有個豬頭 特別提醒說只有接成正反饋才能正常工作，我也沒做試驗就拿它當經(jīng)驗，害得 我重新做板） 。4. VR2 也可為電位器，調(diào)節(jié)電位器阻值大小可以改變溫度的零點設定， 例如 Pt100的零點溫度為0 C,即卩0 C時電阻為100 Q，當電位器阻值調(diào)至 109.885 Q時， 溫度的零點就被設定在了25 C。測量電位器的阻值時須在沒有接入電路時調(diào)節(jié)，這是因為接入電路后測量的電阻值發(fā)生了改變。5. 理論上，運放輸出的電壓為輸入壓差信號X放大倍數(shù)

5、，但實際在電路工作時測 量輸出電壓與輸入壓差信號并非這樣的關系，壓差信號比理論值小很多，實際 輸出信號為4.096*（R Pt100/（R1+RPt100）- RVR2/（R1+RVR2）（1）式中電阻值以電路工作時量取的為準。6. 電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準，因為如果直接 VCC 的話，當網(wǎng)壓波動造成 VCC 發(fā)生波動時，運放輸出的信號也會發(fā)生改變， 此時再到以 VCC 未發(fā) 生波動時建立的溫度 -電阻表中去查表求值時就不正確了，這可以根據(jù)式（1）進行計算得知。二、恒流源式測溫電路恒流源式測溫的典型應用電路如圖3所示。測溫原理：通過運放 U1A將基準電壓4.096V轉(zhuǎn)換為恒流源，電流流

6、過 PtIOO時在其上 產(chǎn)生壓降，再通過運放 U1B將該微弱壓降信號放大(圖中放大倍數(shù)為10)，即輸出期望的電壓信號，該信號可直接連 AD轉(zhuǎn)換芯片。根據(jù)虛地概念“工作于線性范圍內(nèi)的理想運放的兩個輸入端同電位”，運放U1A的“ + ”端和“-”端電位V+ = V- = 4.096V ;假設運放U1A的輸出腳1對地電壓為Vo,根據(jù)虛斷概念，(0-V-) /R1+ (Vo-V-) /Rptioo= 0，因此電阻 PtIOO 上的壓降 Vptioo= Vo-V- = V-*R ptioo/R1，因 V-和R1均不變，因此圖3虛線框內(nèi)的電路等效為一個恒流源流過一個PtIOO電阻，電流大小為V- /R1 , PtIOO上的壓降僅和其自身變化的電阻值有關。設計及調(diào)試注意點：1. 電壓基準源可以采用 TL431按圖1的電路產(chǎn)生可調(diào)的。2. 等效恒流源輸出的電流不能太大，以不超過1mA為準，以免電流大使得 Pt1OO電阻自身發(fā)熱造成測量溫度不準確，試驗證明，電流大于1.5mA將會有較明顯的影響。3. 運放采用單一 5V供電，如果測量的溫度波動比較大，將運放的供電改為土15V雙電源供電會有較大改