PT100温度传感器测量电路

1、PT100温度传感器测量电路温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比拟好的钳丝热电阻传感器 , 可以工作在-200c至650C的范围.本电路选择其工作在 -19C至 500C范围.整个电路分为两局部,一是传感器前置放大电路,一是单片机A/D转 换和显示,限制,软件非线性校正等局部.前置放大局部原理图如下：PT1Q0 输入:10028). 98.售翳前散大电胳工作原理：传感器的接入非常简单,从系统的5V供电端仅仅通过一支 3K92的电阻 就连接到PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有 了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式.根据PT100的参数,其在

2、0c到500C的区间内,电阻值为100至280.9 Q ,我们根据其串联分压的揭发,使用公式：Vcc/(PT100+3K92) * PT100 =输出电压(mV ,可以计算出其在整百C时的输出电压,见下面的表格：温度cPT100阻值Q传感两端电压mV0100.00124.381100.39124.850119.40147.79100138.51170.64150157.33192.93200175.86214.68250194.10235.90300212.05256.59350229.72276.79400247.09296.48450264.18315.69500280.98334.42单

3、片机的10位A/D在满度量程下,最大显示为1023字,为了得到 PT100传感器输出电压在显示500字时的单片机A/D转换输入电压,必 须对传感器的原始输出电压进行放大,计算公式为：(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压(mV/ C ) , (Vcc=系统供电=5V),可以得到放大倍数为 10.466.关于放大倍数的说明：有热心的用户朋友询问,根据 (500/1023* Vcc)/传感器两端电压不能得到10.466的结果,而是得到11.635的结果. 实际上,500个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的,自然得到的数 字仅仅为450个字,因此,公式中的 500C在实际计算时的取值是4

4、50 而不是 500 .450/1023*5/(0.33442- 0.12438)-10.47 .其实,计算的方 法有多种,关键是要根据传感器的mV/C为依据而不是以被测温度值为依据,我们看看加上非线性校正系数：10.47*1.1117=11.639499 ,这样,热 心朋友的计算结果就吻合了.运算放大器分为两级,后级固定放大 5倍(原理图中12K/3K+1=5), 前级放大为：10.465922/5=2.0931844倍,为了预防调整时的元器件及其他 偏差,使用了一只精密微调电位器对放大倍数进行细调,可以保证比拟准 确地调整到所需要的放大倍数(原理图中10K/(8K2+Rw)+1).通常,在

5、温度测量电路里,都会有一个“调零和另一个“调满度 电位器,以方便调整传感器在“零度及“满度时的正确显示问题.本 电路没有采用两只电位器是由于只要“零度调整准确了,就可以保证整 个工作范围的正确显示,当然也包括满度时的最大显示问题了.那么,电路中对“零度是如何处理的呢？它是由单片机程序中把这 个“零度数字直接减掉就是了,在整个工作范围内,程序都会自动减掉 “零度值之后再作为有效数值来使用.当供电电压发生偏差后,是否会引起传感器输入的变化进而影响准确 度呢？供电变化后,必然引起流过传感器的电流发生变化,也就会使传感 器输出电压发生变化.可是,以此同时,单片机的供电也是在同步地接受 到这种供电变化的

6、,当单片机的 A/D基准使用供电电压时,就意味着测量 基准也在同步同方向发生变化,因此,只要参数选择得当,系统供电的变 化在20%之内时,就不会影响测量的准确度.通常单片机系统并不允许 供电有过大的变化,这不仅仅是在温度测量电路中的要求.后级单片机电路的原理图如下：1 ZK |Y玲:博科用过攻直来|OSC1VSSPH5,AN5 PBS AN 6PA3JPFDPA2 PM P4TJSCL PftfijDAPA 即 NT PA4RMRPOO PD1 理.也MJ iQD RESVh 眈UP AlSC 心SOA喻帛OSC2F54fAN4 PAOP6加占 PRZW PB1.AN1PCO41心 DLIAT

7、IWX二L.Ll>iLED.PB0/AN.,由单片机去进行各种必需的处理.首先是进行软件非线性校正,把输入 信号根据不同的温度值划分为不同段,再根据其所在的段分别乘以不同的补偿系数,令 其与理论值尽量接近,经过非线性校正的数字,才被送去进行显示,比拟用户设定的控 制值等等.各段的非线性补偿系数见以下表格仅仅列出主要段的数据,非全部表格内容：传感电压mV/C内部AD读数校正系数124.3781供电电阻=3K92± 1%供电电压=5.000V± 1%124.84500.46701.001.0000147.79420.468350.140.9972170.64140.462

8、699.061.0095192.93260.4570146.801.0218214.68020.4515193.361.0343235.89610.4461238.791.0469256.59180.4407283.111.0597276.78980.4355326.361.0724296.47790.4302368.521.0854315.68910.4251409.651.0985334.42200.4201449.761.1117从传感器前置放大电路输出的信号,就送入到HT46R23的A/D 转换输入端口本电路还有一个特点,就是用户可以在工作范围内,任意设定3个超限限制值.当测量显示值大

9、于设定值的时候,对应的限制端口就会输出高 电平.利用这个高电平信号,再外接一级三极管驱动继电器的电路,就可 以实现自动限制.在某一个限制端口输出高电平的同时,与之串联的 LED 发光管会同时点亮,以便提示使用者是哪一个设定值在输出限制信号.电路中的24C02是电存储器,可以把使用者设定的限制值可靠地保存 起来,即使掉电也不会丧失数据.电路图中还有3只按键,它们分别是“设定、“加置数和“减置 数操作按键,用于使用者进行超限值的设置.使用方法如下：按动一下设定键,屏幕显示“1 -,表示现在进入第一个超限值的设 置,三秒后屏幕自动跳转到显示“ *并闪烁*代表原来电存储器里 储存的超限数值,然后,按压

10、加数键或减数键,屏幕上的最低位的数字 就会加一或减一,如果按住按键三秒以上不放开,屏幕上的前两位数字 就会快速进行加数或减数.把屏幕上的数字调整到所需要的数字后,这 个超限值就设置完成了.接着,再按动一下设定键屏幕显示“2 -,表示现在进入第二个超限值的设置,三秒后屏幕自动跳转到显示“ * 并闪烁.,接下来的操作 与第一个超限值的操作完全一样.第三个超限值的设置与上面两个完全一样.当设置好3个超限值之后,还必须最后按动一下设定键,退出设定状 态而返回正常工作状态.如果忘记了这最后一次按动退出的操作,程序就 会等待10秒之后,自动返回正常工作状态.简易调试方法：可以使用100Q的电阻来模拟 PT

11、100在0c的阻值,接入传感器输入 端,看看显示是否=000,如果不对,可以调整微调电位器来到达；然后用一 只281Q的电阻来模拟PT100在500C时传感器的电阻值,显示应该在 500字±1字；最后,使用一只194Q的电阻来代替250c传感器电阻输 入,应该显示250土 1字.如果经过上面调试没有问题,就可以接入真正的 PT100传感器投入使用了 .真正的传感器也有误差,可以微调一下前置放 大的电位器来校正它.在实际工作中,要求电路的供电电压为5V土5%如果测量显示值大于某一个超限值,对应的限制端口就会立即输出高电平.如果传感器发生开路故障,显示就会出现"HHH"

12、;,如果传感器及其引线 发生了短路,显示就会立即出现"LLL",为了预防传感器出现开路或者短路 之后可能会引起的不良后果,这时候,3个限制输出端口都会优先关闭.PT100温度传感器的接线方式Pt100,就是说它的阻值在0度时为100欧姆,PT100温度传感器是一种以柏(Pt)作 成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+% T)Pt100温度传感器的主要技术参数如下：测量范围：-200C+850C;允许偏差值: A 级土( 0.15 +0.002 I t | ) , B 级± ( 0.30 + 0.005 | t | );热

13、响应时间30s;最小置入深度：热电阻的最小置入深度n 200mm允通电流w 5mA另外,Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压 等优点.PT100温度传感器三根芯线的接法PT100钳电阻传感器有三条引线,可用A、B C (或黑、红、 黄)来代表三根线,三根线之间有如下规律：A与B或C之间的阻值常温下在110欧左右,B与C之间为0欧,B与C 在内部是直通的,原那么上B与C没什么区别.仪表上接传感器的固定端子有三个：A线接在仪表上接传感器的一个固定的端子.B和C接在仪表上的另外 两个固定端子,B和C线的位置可以互换,但都得接上,.如果中间接有加 长线,三条导线的规格和长度要相

14、同.热电阻的3线和4线接法：是采用2线、3线、4线,主要由使(选) 用的二次仪表来决定.一般显示仪表提供三线接法,PT100一端出一颗线,另一端出两颗线, 都接仪表,仪表内部通过桥抵消导线电阻般PLC为四线,每端出两颗线,两颗接PLC输出恒流源,PLC通过另两颗测量PT100上的电压,也是为了抵消导线电阻,四线精确度最高,三 线也可以,两线最低,具体用法要考虑精度要求和本钱PT100温度传感器产品特征1、不锈钢套管封装,经久耐用2、活动螺丝固定,使用方便3、根据国际IEC751国际标准制造,即插即用4、多种探头尺寸可选、适应面广5、高精度、高稳定、高灵敏6、外形小巧,经济实用特性指标 测温范围

15、：-200- 40OC探头长度: 探头直径：5mm电阻变化： 安装方式：活动螺丝固定螺丝规格:引线长度：接线方式：一般2米,可订制长 度专用引线引线接法：接线叉套管材质：5cm/10cm/15cm/20cm0.3851 Q / CM8*1.0三线式不锈钢传感器件：PT 柏PT100温度传感器采用三线式接法的原因：PT100温度传感器0c时电阻值为100Q,电阻变化率为0.3851 Q/C 由于其电阻值小,灵敏度高,所以引线的阻值不能忽略不计,采用三线式 接法可消除引线线路电阻带来的测量误差,原理如下：PT100引出的三根导线截面积和长度均相同即r1=r2=r3,测量钳电阻的 电路一般是不平衡电

16、桥,钳电阻Rpt100作为电桥的一个桥臂电阻,将导 线一根r1接到电桥的电源端,其余两根r2、r3分别接到钳电阻所在的 桥臂及与其相邻的桥臂上,这样两桥臂都引入了相同阻值的引线电阻,电 桥处于平衡状态,引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响尺寸图:接线图:选型图:ptioo - rn探头长度05: 5cm10： 10cm15; 15cm20: 20cm此温度传感器为通用型产品,即插即用,用户在选型时只需要讲明探头的长度PT100原理及分度表电阻式温度传感器(RTD,Resistance Temperature Detector)一 种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温

17、度的上升而电阻值也跟著上升就称为 正电阻彳系数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数.大局部电阻式温度传感器是以金属作成的,其中以钳(Pt)作成的电阻式温度检测器,最为稳定-耐酸碱、不 会变质、相当线性.,最受工业界采用.PT100温度传感器是一种以铝(Pt)作成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+民T)其中a=0.00392,Ro为100.在0c的电阻值,T为摄氏温度,因此白金作成的电阻式温度传感器,又称为PT100p 1 1UQ蓊；：应传由电分J温RaI23141HG7«p虫阳才宜 C>10 52-19022. 8

18、522. 4021 QT21. 5421 . £120. 6©20. 252 82L9 3818 ©5-18027. IO28. ©T26. 2425 . 8225. 3024. QT24. 5424. 1123. ©a23. 25-17031 3430 53130 4030. 071MZQ 2228. 802酎3727 g27 S2-16035 5435 1234 TOa4. ee33 6633 4433. 05?32 5032 1H31 TH-15039 7239 3130 es38. 4738 0537 6437 2236 8036 30

19、3S 96-14043. OO43. 4843. OS42 . 0342. 2241 . OO41.3.40. 9740. 5C40. 14-13048. OO47. 594T. 184b . T746. 3645. 94.45. 5345. 1244 7G-14. 2Q-12052.1151 . TO51 . es5. 8850 4750. 06.40. 652 2448 83<8 42-no56. 1955. T955 38S4. 975Q. 565H. J5S3. 75S3. 3452 035N. 52-1UO60 2850 8S5.4404SH 632 23ST 8257 4 L

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