PT100测量电路.pdfVIP

热电阻Pt100 测温电路调试体会 铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测 量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200℃～650℃)范围的温 度测量中。 PT100 是一种广泛应用的测温元件，在-50℃~600℃范围内具有其他任何温度传感器无 可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。由于铂电阻的电阻值与温度成非 线性关系，所以需要进行非线性校正。校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟 校正有很多现成的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处 理系统中使用，将 Pt 电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM 中，根据电路中实测的 AD 值以查表方式计算相应温度值。 常用的 Pt 电阻接法有三线制和两线制，其中三线制接法的优点是将PT100 的两侧相等 的的导线长度分别加在两侧的桥臂上，使得导线电阻得以消除。常用的采样电路有两种：一 为桥式测温电路，一为恒流源式测温电路。其中图 1 为三线制桥式测温电路，图 2 为两线制 桥式测温电路，图 3 为恒流源式测温电路。下面分别对桥式电路和恒流源式电路的原理在设 计过程中应注意事项进行说明（注：这两个电路本人均有采用及试验，证明可行）。 一、 桥式测温电路 桥式测温的典型应用电路如图 1 所示（图 1 和图 2 均为桥式电路，分别画出来是为 了说明两线制接法和三线制接法的区别）。 测温原理：电路采用 TL431 和电位器 VR1 调节产生 4.096V 的参考电源；采用R1 、 R2 、VR2 、Pt100 构成测量电桥（其中 R1 ＝R2 ，VR2 为 100 Ω精密电阻），当Pt100 的 电阻值和VR2 的电阻值不相等时，电桥输出一个 mV 级的压差信号，这个压差信号经 过运放 LM324 放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连 AD 转换芯片。差动 放大电路中 R3 ＝R4 、 R5 ＝R6 、放大倍数＝R5/R3 ，运放采用单一 5V 供电。 设计及调试注意点： 1. 同幅度调整R1 和 R2 的电阻值可以改变电桥输出的压差大小； 2. 改变 R5/R3 的比值即可改变电压信号的放大倍数，以便满足设计者对温度范围 的要求 3. 放大电路必须接成负反馈方式，否则放大电路不能正常工作（以前就有个猪头 特别提醒说只有接成正反馈才能正常工作，我也没做试验就拿它当经验，害得 我重新做板）。 4. VR2 也可为电位器，调节电位器阻值大小可以改变温度的零点设定，例如 Pt100 的零点温度为 0℃，即 0℃时电阻为 100 Ω，当电位器阻值调至109.885 Ω时， 温度的零点就被设定在了 25 ℃。测量电位器的阻值时须在没有接入电路时调 节，这是因为接入电路后测量的电阻值发生了改变。 5. 理论上，运放输出的电压为输入压差信号×放大倍数，但实际在电路工作时测 量输出电压与输入压差信号并非这样的关系，压差信号比理论值小很多，实际 输出信号为 4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2)) （1） 式中电阻值以电路工作时量取的为准。 6. 电桥的正电源必须接稳定的参考基准，因为如果直接 VCC 的话，当网压波动 造成 VCC 发生波动时，运放输出的信号也会发生改变，此时再到以 VCC 未发 生波动时建立的温度- 电阻表中去查表求值时就不正确了，这可以根据式（1） 进行计算得知。 二、 恒流源式测温电路 恒流源式测温的典型应用电路如图 3 所示。 测温原理：通过运放 U1A 将基准电压 4.096V 转换为恒流源，电流流过 Pt100 时在其上 产生压降，再通过运放 U1B 将该微弱压降信号放大（图中放大倍数为 10），即输出期望的 电压信号，该信号可直接连AD 转换芯片。 根据虚