熱電阻Pt100測(cè)溫電路調(diào)試體會(huì)

1、熱電阻 Pt100 測(cè)溫電路調(diào)試體會(huì)鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器,由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、復(fù)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(cè)量中。PT100是一種廣泛應(yīng)用的測(cè)溫元件，在 -50 C 600C范圍內(nèi)具有其他任何溫度傳感器無(wú) 可比擬的優(yōu)勢(shì)，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非 線性關(guān)系，所以需要進(jìn)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(duì)應(yīng)起來(lái)后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實(shí)測(cè)的AD 值以查表方式計(jì)算相應(yīng)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(diǎn)是將PT100的兩側(cè)相等的的導(dǎo)線長(zhǎng)度分別加在兩側(cè)的橋臂上， 使得導(dǎo)線電阻得以消除。 常用的采樣電路有兩種： 一 為橋式測(cè)溫電路，一為恒流源式測(cè)溫電路。 其中圖 1 為三線制橋式測(cè)溫電路， 圖 2為兩線制 橋式測(cè)溫電路，圖 3為恒流源式測(cè)溫電路。 下面分別對(duì)橋式電路和恒流源式電路的原理在設(shè) 計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意事項(xiàng)進(jìn)行說(shuō)明（注：這兩個(gè)電路本人均有采用及試驗(yàn)，證明可行）。一、 橋式測(cè)溫電路 橋式測(cè)溫的典型應(yīng)用電路如圖 1 所示（圖 1和圖 2均為橋式電路，分別畫出來(lái)是為

3、 了說(shuō)明兩線制接法和三線制接法的區(qū)別） 。測(cè)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(gòu)成測(cè)量電橋（其中 R1 = R2 , VR2為100Q精密電阻），當(dāng)Pt100的 電阻值和 VR2 的電阻值不相等時(shí)，電橋輸出一個(gè) mV 級(jí)的壓差信號(hào)，這個(gè)壓差信號(hào)經(jīng) 過(guò)運(yùn)放 LM324 放大后輸出期望大小的電壓信號(hào)，該信號(hào)可直接連 AD 轉(zhuǎn)換芯片。差動(dòng) 放大電路中 R3= R4、R5 = R6、放大倍數(shù)=R5/R3，運(yùn)放采用單一 5V供電。設(shè)計(jì)及調(diào)試注意點(diǎn)：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小；2

4、. 改變 R5/R3 的比值即可改變電壓信號(hào)的放大倍數(shù)， 以便滿足設(shè)計(jì)者對(duì)溫度范圍 的要求3. 放大電路必須接成負(fù)反饋方式，否則放大電路不能正常工作（以前就有個(gè)豬頭 特別提醒說(shuō)只有接成正反饋才能正常工作，我也沒做試驗(yàn)就拿它當(dāng)經(jīng)驗(yàn)，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(diǎn)設(shè)定， 例如 Pt100的零點(diǎn)溫度為0 C,即卩0 C時(shí)電阻為100 Q，當(dāng)電位器阻值調(diào)至 109.885 Q時(shí)， 溫度的零點(diǎn)就被設(shè)定在了25 C。測(cè)量電位器的阻值時(shí)須在沒有接入電路時(shí)調(diào)節(jié)，這是因?yàn)榻尤腚娐泛鬁y(cè)量的電阻值發(fā)生了改變。5. 理論上，運(yùn)放輸出的電壓為輸入壓差信號(hào)X放大倍數(shù)

5、，但實(shí)際在電路工作時(shí)測(cè) 量輸出電壓與輸入壓差信號(hào)并非這樣的關(guān)系，壓差信號(hào)比理論值小很多，實(shí)際 輸出信號(hào)為4.096*（R Pt100/（R1+RPt100）- RVR2/（R1+RVR2）（1）式中電阻值以電路工作時(shí)量取的為準(zhǔn)。6. 電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準(zhǔn)，因?yàn)槿绻苯?VCC 的話，當(dāng)網(wǎng)壓波動(dòng)造成 VCC 發(fā)生波動(dòng)時(shí)，運(yùn)放輸出的信號(hào)也會(huì)發(fā)生改變， 此時(shí)再到以 VCC 未發(fā) 生波動(dòng)時(shí)建立的溫度 -電阻表中去查表求值時(shí)就不正確了，這可以根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算得知。二、恒流源式測(cè)溫電路恒流源式測(cè)溫的典型應(yīng)用電路如圖3所示。測(cè)溫原理：通過(guò)運(yùn)放 U1A將基準(zhǔn)電壓4.096V轉(zhuǎn)換為恒流源，電流流

6、過(guò) PtIOO時(shí)在其上 產(chǎn)生壓降，再通過(guò)運(yùn)放 U1B將該微弱壓降信號(hào)放大(圖中放大倍數(shù)為10)，即輸出期望的電壓信號(hào)，該信號(hào)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(yùn)放的兩個(gè)輸入端同電位”，運(yùn)放U1A的“ + ”端和“-”端電位V+ = V- = 4.096V ;假設(shè)運(yùn)放U1A的輸出腳1對(duì)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(gè)恒流源流過(guò)一個(gè)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(guān)。設(shè)計(jì)及調(diào)試注意點(diǎn)：1. 電壓基準(zhǔn)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(guò)1mA為準(zhǔn)，以免電流大使得 Pt1OO電阻自身發(fā)熱造成測(cè)量溫度不準(zhǔn)確，試驗(yàn)證明，電流大于1.5mA將會(huì)有較明顯的影響。3. 運(yùn)放采用單一 5V供電，如果測(cè)量的溫度波動(dòng)比較大，將運(yùn)放的供電改為土15V雙電源供電會(huì)有較大改