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较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。整个电路分为两部分，一是传感器前置放大电路，一是单片机 A/D 转换和显示，控制，软件非线性校正等部分。前置放大部分原理图如下：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.按照 PT100 的参数，其在 0c 到 500C 的区间内，电阻值为 1

2、00至280.9Q，我们按照其串联分压的揭发，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c1PT100阻值Q传感两端电压mV0100.00124.381100.39124.850119.40147.79100138.51170.64P71DU-5V由HC04电需InPT100 输入:100-280.98Q150157.33192.93200175.86214.68250194.10235.90300212.05256.59350229.72276.79400247.09296.48450264.18315.6

3、9500280.98334.42单片机的 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，按照(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

4、， 因此，公式中的 500C 在实际计算时的取值是 450 而不是 500。450/1023*5/(0.33442-0.12438)=10.47。其实，计算的方法有多种，关键是要按照传感器的 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， 为了防止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，可以保证比较准确地调整到所需要的放大倍数

5、(原理图中 10K/(8K2+Rw)+1)。通常， 在温度测量电路里， 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因为只要“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

6、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，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：2 2PC4PCSPE4/AN4PMOSCZOSC1vssPAiPFDPA2PMPA7ISCLPAWSDAPA5ANTPAifTMRPBANiPB2/AN?阳1JAH1PC2PCIPCO46R23DLDVP2TT5PTywfrIIIIHIII.III.PB5TAN5PB6/

7、AN&PHHAN7FEQPD1tjQJANQYEDRESB B2 空山:“I尸尸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（PB0/ANO,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，把输入信号按照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，比较用户设定的控制值等等。各段的非线性补偿系数见下列表格（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实数校正系数124.3781供电电阻=3K921%供电电压=5.000V1%124.84500.46

8、701.001.0000147.79420.468350.140.9972170.64140.462699.061.0095192.93260.4570146.801.0218214.68020.4515193.361.0343235.89610.4461238.791.0469256.59180.4407283.111.0597276.78980.4355326.361.0724296.47790.4302368.521.0854315.68910.4251409.651.0985334.42200.4201449.761.1117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

9、个超限控制值。当测量显示值大于设定值的时候，对应的控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，就可以实现自动控制。在某一个控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控制信号。电路中的 24C02 是电存储器，可以把使用者设定的控制值可靠地保存起来，即使掉电也不会丢失数据。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

10、里储存的超限数值），然后，按压加数键（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

11、法：可以使用 100Q 的电阻来模拟 PT100 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达到；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 士 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 士 5%如果测量显示值大于某一个超限值，对应的控制端口就会立即输出高电平

12、。如果传感器发生开路故障，显示就会出现HHH,如果传感器及其引线发生了短路，显示就会立即出现LLL,为了防止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 个控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+%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(0.15+0.002It|),B 级土(0.30+0.005|t|);热响应时间30s;最小置入深度：热

13、电阻的最小置入深度200mm允通电流 w5mA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，原则上 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

14、相同。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一般 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成本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、按照国际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

15、小巧，经济实用特性指标测温范围：-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: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 0.3851Q/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桥，钳电阻（Rpt100）作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根（门）接到电桥的电源端，其余两根（r2、r3）分别接到钳电阻

16、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，5cm/10cm/15cm/20cm0.3851Q/M8*1.0三线式不锈钢引线长度：接线方式：一般2米， 可订制长度（专用引线）接线叉套管材质：引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响当 RIx(Rw2tr3)=R2xCRpHC0+r2*f1)电桥平衡.u-o当即 11W 受温变化后电带不平衡W0选型图:尺寸图:接线图:界为长年弓I线长度L4Q.1叩、150.200单位；mmPT10005 探头长度 05:5cm10:1Ocm15;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

17、要讲明探头的长度PT100原理及分度表电阻式温度传感器（RTD,ResistanceTemperatureDetector）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。大部分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+民T）FOO其中a=0.00392,Ro为100。（在0c

18、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PT100PT1OO温度传靠格分度表湿度o12345G73sP电BELffiE-200IB52-19022.8322.4021.9721.5421.1120.6820.2519.8219.3818.95-18027.IO2667262425822539249724542411236823.25-1TO31.3430.91304930.OT296429.2228.8028.3T2T952T.52-ISO35.543S.1234.TO34.2833.SB33.4433.0232.60321831.76-15039.7239313889

19、38.4738.OS37.6437.2236.8036383596-14043.88A3.4643.0542.6342.2241.8041.39AO.9T40.5640.14-13048.OO47.5947.IB46.7748.3645.944S.534S.1244TO44.29-120521151TO512s5088504750.064965492446834642-11O56.1955.T9553854.9T54.5654.ISS3.T553.345293S2.52-1OO60.2659.as59.44S9.0458.S3S3.2357.8257.41S7.O1S6.SO-90843063

20、9。6349S3.09326862286188SI47BlOT6066-8068.336T.92ST.5267.126&.726&.3165.9165.51B5.1164.TO-7072.3371.9371.S371.1370.7370.33699369.S369.1368.73-60T63375S3T553TS.1374T37433T3.93T3.53731372T3-5080.31T9.91T9.5179.1178.T2T8.32TT.92TT.52TT12T6.T3408427838T834883.088289822981.8981.5081IOBOTO-3086.228

21、T838T438T04866486.2585.858548850684STSOes.1G91.77SI.072o.e。eo.0390.OdOOOS.4009.O1OO.GS-IO96.0995699S30S4.SI945294.1293.7393.34929S92.55OtooOO99ei9S22988398449804STS59T2696679S48OLOO.OO1OO.391OO.781O1.171O1.SS1O1.9S102.34102.73103.12103.51IO103.90104NS104681050710546iOS851062410663107Q21074020IOT.T91

22、08.18108.ST108.96109.35109.T31IO.121IO.511IO.SO111.2930111.67112.06112.45112.83113.22113.SI114.OO114.38114.77115.1540I1554115S3118.31116.TO11708117.47117861182411883119O150I19.AO11978120.IT120.55120.94121.32121.71122.09122.47122.8660123.24123.63124O11243912478125.16125.54125.93126.31126.697012708127

23、4B127641292212861128ss12937129T5130131305280I3090131.28131.66132.0413242132.80133.18133.ST133.95134.3390134.71135.09135.47135.8S13S.23136.61136.99137.37137.75138.131OO138511388813926139641400214040140T81411614154141911IO142.29142.ST143.05143.43143.80144.18144.56144.9414S.3114S.8。1201460714644146.821

24、47.20147.ST147.es148.33148.7014908149.46130149S315021150581509615133151711520815246152S315321140L53.58153.96154.33154.71155.08155.46155.83ISS.20156.S815S.951501ST33157TO158071584515882159191595615S9416031ISO881601810516143161.80162.IT1S2.54162.ei183.29163.661340316440170164.77IBS.1416S.511S5.8。1SB.2

25、61S6.S3167.OO167.371ST.74168.1118018848168.8516922169.S916996170.33170.TO1T10717143171.801901T2.IT1T254172911T3.za173.65174021T438174T51T5121T549200ITS.86176.22176.59176.96177.33177.89178.0617843178.79179.16210ITS5317989160261806316099181361817218209182419183.55183.92184.2818A.6518S.O1I

26、BS.38185.74186.1118&.4T23。186.841ST.20187.S6187.93188.29188.66189.02189.38189.TS190.112401904T190641912019156191921922s19265193O11333T19374250LO4.IO194.4B1S4.82195.18195.55195.91196.271S6.S3196.99197.352601977119807198.43198.79199IS199.SI199.87200.23200.592009527020131201STND2032Q239202T52031120

27、34T203S3NO41920455280204.90205.26205.62205.9820634206.TO207.052OT.412OT.TT208.132QO200.402OG.842OQ.2009.GC20dQI210.27210.S3210.oe211.34211.703002120521241212T&213.1221348213.S3214IS21454214.9021525310215.61215.as21s.3221B.67217.03217.38217.74218.09218.44218.SO32021915219512198622021220ST220.S222

28、1.272216322198222.3333022268223Q4223.39223.742Z409224.45224ao225152255022585340226.2122S.56226.9122T.26227.61227.0G228.31228.B&229.02229.3735022972230OT2304223077231122314723182232IT2325223267360233.21233.SB233.91234.26234.61234.98235.31235.6623G.OO236.35370236.TO237.OS237.40237.74238.09238.4423

29、8.79239.13239.48239.833802401824052240.87241.22241562419124228242602429524329390243642439924433244.6824502245.3T245T1248OS2484024ST5400247092474424778248.1324847248.81249.16249.SO245.85250.1941025053250862512515625191252.2525259252932532825362420253.96254.3025A.65254.SS255.33255.6725S.O1256.35256.TO

30、257.04430257.382S7.72258.06258.40268.742S9.082S9.42259.76260.IO260.444402607826112261462G180282142624826262263162635028384450264.182S4.52264.362SS.202BS.S326S.8726S.21Z66.552B6.8926T.224602675626T90268.24268.5726891269.25269.5926992270.26270604TO2TO932T12T2T1612T19427228272.ei27295273.29273622T398480274.2