热电阻测温.docVIP

摘要： 随着科技的发展，传感器的出现，为人们的日常生活提供了很大的方便，而温度在这当中占了很重要的地位。无论在工业、农业、科学研究、国防和人们日常生活的各个方面，温度测量和控制都是极为重要的课题。在一些科学研究以及实际生活中，经常需要对温度进行调节，来测量一些其他量。所以温度测量系统在单片机系统设计中应用广泛，根据单片机系统设计要求的不同，温度测量系统的设计也有所不同，有采用集成芯片的，也有采用恒流源器件和恒压源器件的。由于P100热电阻的温度与阻值变化关系，人们便利用它的这一特性，发明并生产了P100热电阻传感器。运用电子技术实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试。学会对电子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析问题和解决问题的能力。: RT=R0(1+αT) 式中RT、R0——铂电阻Pt1000 在T℃, 和 0 ℃的阻值, α——铂电阻的温度系数, α=0.00385/ ℃。图中流过铂电阻RT和标准精密电阻R0的电流相等,由铂电阻信号调理器ADT70集成芯片内部的对称电流源提供。图中A1、A2 为ADT70 集成芯片内部的仪表放大器和备用运放,A2 接成电压跟随器,使图中D 点和B点的电位相等,因此图中仪表放大器的输入电压为: UAC=I0(RT-R0)=I0×R0×α×T 2.3导线电阻消除电路 热电阻采用三线制接法采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上， 三线制接线法如图所示， 热电阻的三线制接法 由欧姆定律可得 当Rr=Rt时，电桥平衡，I1=I2，V0=0 可见，三线制接线法可以很好的消除引线电阻，提高热电阻的精度。 2.4线性化电路 铂电阻的线性度较好,在－50℃～＋200℃温度范围内,其电阻－温度特性可简化为[1]: RT=R0(1+αT) 式中RT、R0——铂电阻Pt100 在T℃和 0 ℃的阻值, α——铂电阻的温度系数, PT1000电阻随温度变化图 在此通过过动态调整流过 Pt1000的电流来实现电压输出非线性的补偿 ,同时考虑到热电阻的安装需要较长的导线 ,因此设计的电路也兼顾引线补偿功能.下面对本电路的工作原理给以分析说明. 线性化电路 设电路中各节点与支路上的电学参量如图 2 所 示 ,对运算放大器 U1 有: V 1 = V - I2 R2 ,V 2 = V - I4 R4 ,V 3 =12V1 ,V 2 = V 3 由此得到: V = 2 I4 R4 - I2 R2 (1) 根据电流关系和虚短原理有: I = I2 + I4 , I4 = 0 (2) 对于热电阻的三线制连接引线电阻有 R2 = R3 = R4 = r (3) 将式(2) 、 (3)代入式(1)得: V = - Ir (4) 即图 2 中左边电路的等效电路为: - r ,对输出电压有 V 0 = V + I ( R3 + Rt ) (5) 将式(3) 、 (4)代入式(11)得: V 0 = IRt (6) 从而补偿了导线上的压降.对于运放 U2 有: V 0 = V 5 = V 6 - I1 R1 ,V 5 = 12V 6 由此得到: I1 = V 0R1(7) 将式(12)代入上式得: I1 = IRt / R1 (8) 设外部激励电流 Ij 为(电路中取 Ij = 200μA) .将上式和支路电流关系 I = I1 + Ij 代入式(12)得 V 0 = IRt = ( I1 + Ij ) Rt = IR2t / R1 + Ij Rt (9) 由此得到: I = Ij R1 / ( R1 - Rt ) (10) 电路中