pt100温度测量与控制电路设计实例

1、温度测量与控制主要内容（1）测温电桥（2）调理电路（3）A/D与CPU电路（4）非线性校正（5）控制算法（6）控制电路（1）测温电桥测温电桥电路测温电桥电路测温电桥电路设计注测温电桥电路设计注意事项意事项v拓扑结构拓扑结构v关键电阻选择关键电阻选择vPt100的最大电流的最大电流（1）测温电桥的改进测温电桥电路改进（三线制）测温电桥电路改进（三线制）（2）调理电路设计（1）确定）确定A/D转换器的位数（举例）转换器的位数（举例）v 要求：量程100度、最小分辨率0.1度，则 A=100/0.1=1000，v因此至少需要10位ADC，可选择MCU内部的ADC。（2）确定调理电路的结构）确定调理电

2、路的结构（3）确定调理电路参数）确定调理电路参数R1R7、C1、C2(设设R1=R3，R4=R5，R6=R7)v v由PT100的TRT的关系（即温度与电阻的关系）可知，当温度变化0.1时，RT的变化值RT约为0.04，电桥测温电路输出电压变化值V0.1为 61241 2uRRARR31231()()TTCCTTRSRRVVRSRSRSRR VCC为3.3V，在0100范围内，当T=100时，RT138.5，V0.1最小，即V0.10.23202mV；AD转换器能够识别的最小输入电压Vinmin为 30231()TCCTRSRVVRSRSRSR0.11012()()TTTCCTTTRRRVVV

3、VRSRRRSRmin103.226mV(21)REFinVVv由以上分析可以看出，如果信号不放大，A/D转换器将不能识别V0.1。因此必须对测温电桥的输出电压放大，其最小放大倍数Aumin为 vA / D 满 负 载 时 （ 输 出 F F F F H ） ，Vinmax=VREF；当温度为100时，PT100的阻值RT138.5，设RS3=RT0=100（RT0为0时PT100的阻值），则有V1000.08071V。 minmin0.1min3.226 V=140.232.2 VinumVAVmv调理电路的最大放大倍数Aumax为 v因此，调理电路总的电压放大倍数Au应满足14Au40.9

4、。实际应用中。考虑到放大电路的稳定性，综合各方面的因素，取调理电路总的电压放大倍数Au=31。 maxmax1003.3V=40.90.08072VinuVAVv将Au代入放大倍数公式，考虑到电阻的标称值，令R2=1k，R1=R3，v则有R1=R3=15k，取标称值R1=R310k。vR4=R5=R6=R7=1K。v（4）低通滤波器参数的确定）低通滤波器参数的确定vU1、R1、R2、R3、C1、C2等组成有源低通滤波器，它们用于滤除工频信号的干扰，同时必须满足ADC采样定理（即乃奎斯特采样定理）。由于温度信号为直流信号，考虑到滤波效果，取低通滤波器的截止频率均为fc=10Hz。令C1=C2，则

5、有 12111.592 ( F)2cCCR fv（4）低通滤波器参数的确定）低通滤波器参数的确定vU1、R1、R2、R3、C1、C2等组成有源低通滤波器，它们用于滤除工频信号的干扰，同时必须满足ADC采样定理（即乃奎斯特采样定理）。由于称重信号为直流信号，AD7798的采样率可设置为33.3Hz，考虑到滤波效果，取低通滤波器的截止频率均为fc=10Hz。令C1=C2，则有 v取标称值C1=C2=2F。12111.592 ( F)2cCCR fv为了减少外界温度测温结果的影响，各电阻（如R1、R2、R3、R4、R5、R6）的温度系数必须很小。工程应用中，一般采用温度系数为5ppm的塑封电阻，同时应选用温度系数小的运算放大器。 （3）ADC与CPU电路注意事项注意事项vADC的注意事项的注意事项vMCU的注意事项的注意事项（4）测温电路的非线性校正v非线性校正的原因非线性校正的原因v非线性校正的原理非线性校正的原理（4）测温电路的非线性校正v分段线性插值校正原理分段线性插值校正原理步骤：1）获取样本(T1, U1); (T2, U2); (Ti, Ui);2) 利用分段线性插值公式，获