Pt100温度采集说明.doc

黄山学院 课程设计说明书 专业：自 动 化 班级：卓 越 班 姓名：周 振 指导老师：钱 庆 文 老 师 成绩： 2014年6月7日  课 程 设 计 任 务 书 课程设计题目 设计Pt100温度传感器采集电路 功能 技术 指标 利用PT100来制作温度采集，温度范围-20度到600度 ，精度0.1度。 工作量 一周 工作计划 利用两天了解Pt100的特性以及应用，还有两天时间来进行电路分析以及绘制，最后仿真调试。其余时间来做结论，总结 指导教师评语 第一章 绪 论： 设计一个Pt100温度传感器采集电路，温度范围从-20到600度，精确到0.1度。pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。 第三章 单元电路设计、参数计算和器件的选择： 1.系统初步设计分析 温度影响PT100的电阻，也就意味着，只要测出PT100的电阻，就能测出温度，而电阻可以由设计的电路测电压或者电流计算出来，然后再将电压或者电流的模拟信号被系统采样量化转化为数字信号，再由系统进行换算，其中因为PT100的工作电流不能太大1mA左右，相应电压信号会比较微弱，所以需要放大信号，以便于后面AD采样。 而这个课程设计是温度显示仪表系统，所以系统主要分成三个部分， 是数据采集，也就是PT100的电路选择，信号的放大和AD转换。PT100的采样有两种，电阻接法有三种；为了防止非线性误差，有经过两级放大的，AD采样需要考虑采样倍数 是数据处理，将采集到的数据还原成温度，主要涉及两方面，一是滤波处理，二是转换为温度 数据输出也就是显示部分，在显示管上显示相应的数据 其中，数据采集部分应当是重点，因为它影响了整个系统的准确度，要克服电路本身被外界环境的影响，而数据处理应当注意数据的换算，显示部分相对比较简单。 3)关于PT100系统的一些简单数值估计 PT100温度传感器是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数,由于它的电阻—温度关系的线性度非常好，因此在测量较小范围内其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT) 其中α=0.00392, Ro为100Ω(在0的电阻值),T为华氏温度其电阻阻值与温度的关系可以近似用下式表示： 在0～60℃范围内： Rt =R(1+At+Bt2) 在-20～0范围内： Rt =R(1+At+Bt2+C(t-100)t3) 式中A、B、C 为常数， A=3.96847×10-3； B=-5.847×10-7； C=-4.22×10-12； RH=R0 (1+At+Bt2) =100（1+3.96847×10-3*600+-5.847×10-7*600*600） ≈314.059Ω 最低电阻值约为 RL=R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3) =100（1+3.96847×10-3*-20+-5.847×10-7*-20*-20+-4.22×10-12） ≈92.16Ω 约跨度RH -RL=222Ω 其中跨温度620 ℃，采样精度0.1也就意味着差不多6200个采样点,每个采样点平均分摊0.0358Ω的电阻。 通过查阅PT100的使用说明得知，PT100的工作电流理应不超过1mA,所以两端电压值的变化量需要被检测出来的最大分辨率应该是 1mA*0.0358Ω=0.0358mV PT100两端的电压值的取值范围大概为0.092V~0.314V 6200个采样点需要13位二进制来表示，所以AD转换器需要分辨率13位以上，一般取16位AD转换芯片就好了。比如ADS7825，满量程10V，那么LSB差不多应该是 10/26= 0.15625V=0.1525mA 所以放大电路的放大倍数起码是5倍以上。 至于采样速度，应该更多地取决于AD转换器，查资料可知，ADS7825采样及转换时间:25 μs ，ADS7825自带了时钟，也可以外置时钟，应该如果外接时钟的话，可以改变采样速度。但是如果