整理pt100温度传感器测量电路

1、ptioo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铂丝热电阻传感器，可以工作在-200 C至650 C的范围.本电路选择其工作在 -19 C至500 °C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.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0 C到500 C的区间内，电阻值为100至280.9 Q,我们按照其

2、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C|kT100阻值QN传感两端电压mV10 1|l00.00|124.3811100.391124.850119.40147.791100138.51170.64150157.33192.93111200|l75.86214.68250194.10235.90300212.05256.59B50”29.72276.79400”47.09296.48*50”64.18315.69*00*80.9811334.42单片机的10位A/D在满度量程下，最

3、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，因此，公式中的500 C在实际计算时的取值是450而不是500。450/1023*5/

4、（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(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

5、，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，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

6、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:B7Vca*0UPA1SCAlSDA Vss24CU2I4A2PDO PDi PBU/AN& VDD RESPC4 PC3PB4/AN4 MO0SC2OSC1VSSPB 刃 AN, PQG/ANe HHV/ANfPA3JPFDPA2 PM PA7；SCL PAftTDA PAMNT PA4EMRP B3/AN3 PB2/AN2 PBIANIPCX PCI PIF7J7J71T?IOOX-rai

7、2i艸mzzzzz11012 1 P'1OI2W I.HDO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( PBO/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/ C1内部AD读数11校正系数124.3781供电电阻=3K92± 1%,供电电压=5.000V ±

8、;1%124.8450b.4670(1.001.0000147.7942p.4683|50110.9972170.6414p.4626199.061.0095192.9326p.45701146.801.0218214.6802p.4515|193.3611.0343235.8961p.4461|238.79|1.04691256.5918lb.4407|283.11II1.05971*76.7898lb.4355|326.36III1.07241296.4779110.4302|368.5211.0854bl5.6891110.4251|409.651.0985334.4220110.420

9、1449.761.1117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

10、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 PT100在0 C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撚后用一只281Q的电阻来模拟 PT100在500 C 时传感器的电阻值，显示应该在 500字±字；最后，使用一只 194Q的电阻来代替250 °C传感器电阻输入，应该显示250±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