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pt100热电阻测温特性实验,pt100经典测温电路

时间:2023-05-04 12:47:47 阅读:139421 作者:56

铂电阻温度传感器是利用电阻与温度存在一定函数关系制作的温度传感器,由于测量精度高、测量范围广、重复性和稳定性好等原因,广泛应用于中温(-200~650)范围的温度测量。

PT100是一种应用广泛的测温元件,在-50~600范围内,具有高精度、稳定性好、抗干扰能力强等其他任何温度传感器都无法比拟的优势。 铂电阻的电阻值与温度呈非线性关系,因此需要进行非线性校正。 校正分为模拟电路校正和微处理器数字校正,模拟校正多为现成电路,精度不高,容易受到温度漂移等外界干扰因素的影响。 数字校正需要在微处理系统中使用,将Pt电阻的电阻值和温度对应存储在EEPROM中,通过电路实测的AD值用查表方式计算对应的温度值。

常用的Pt电阻连接法有三线式和二线式。 其中三线式连接法的优点是,通过将PT100两侧相等的导线长度分别加在两侧的桥臂上,可以消除导线的阻力。 常用的采样电路有桥式测温电路和恒流源式测温电路两种。 其中,图1为三线桥式测温电路,图2为二线桥式测温电路,图3为恒流源式测温电路。 针对桥式电路和恒流源式电路的原理,分别说明设计过程中应注意的事项。 (注:这两个电路由本人进行采用和试验,证明可行) ) )。

一.桥式测温电路

桥式测温的典型应用电路如图1所示。 (图1和图2都是桥式电路,分别是为了说明双线式连接法和三线式连接法的差异而描绘的。

测温原理:电路采用TL431和电位计VR1调节产生4.096V的基准电源; 由R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥(其中,R1=R2、VR2为100精密电阻),在Pt100的电阻值与VR2的电阻值不相等的情况下,电桥输出mV级的差压信号,该差压信号为运算放大器LM324 在差分放大器电路中为R3=R4、R5=R6、放大倍数=R5/R3,运算放大器采用单一的5V供电。

设计注意事项:

1 .通过将r 1和R2的电阻值调整为相同幅度,可以改变电桥输出的差压的大小;

当改变R5/R3比时,可以改变电压信号的放大率,以满足设计者对温度范围的要求

3 .放大电路必须连接负反馈方式。 否则,放大电路不能正常工作

4. VR2可以是电位器,可以通过调节电位器电阻值的大小来改变温度的零点设定。 例如,当Pt100的零点温度为0,即0时电阻为100,电位器的电阻值为109.885时,温度的零点被设定为25。 测量电位计的电阻值时,需要在未连接电路时进行调节。 这是因为连接电路后测量的电阻值发生了变化。

5 .理论上,从运算放大器输出的电压是输入压差信号放大率,但是在电路实际工作时测量的输出电压和输入压差信号没有这种关系,压差信号比理论值小很多,实际的输出信号是

4.096*(RPT100/) r1rpt 100 (-rvr2/(r1rvr2) ) ) )1) ) )1) )。

公式的电阻值以电路工作时测量的为准。

6 .电桥的正电源必须连接稳定的标准。 如果直接连接VCC,当VCC因网压变动而变动时,从运算放大器输出的信号也会变化。 在这种情况下,用VCC没有变动时制作的温度-电阻检测进行评价的话,可以根据式(1)计算出不正确。

二.恒流源式测温电路

恒流源式测温的典型应用电路如图3所示。

测温原理:通过运算放大器U1A将基准电压4.096V变换为恒流源,在Pt100中流过电流时,在那里产生电压降,通过运算放大器U1B放大该微弱电压降信号(图中为放大率10 )后,输出期望的电压信号,该信号直接由AD变换芯片进行AD变换

根据虚地概念“在线性范围内操作的理想运算放大器的两个输入端电位相同”,运算放大器U1A的“”和“-”端子的电位为V=V-=4.096V; 当设运算放大器U1A输出端子1的对地电压为Vo时,根据虚断的概念,(0-V-)/r1 )0-V-)/RPt100=0,因此电阻Pt100上的电压降VP t100=VO-v-=v-* RPT 100

设计注意事项:

1 .电压参考源可以使用TL431,在图1的电路中产生可调的电压参考源。

2 .等效恒流源输出的电流以1mA以下为准,避免因电流较大导致Pt100电阻自身发热导致测量温度不准确。 实验证明,电流超过1.5mA有明显的影响。

3 .运算放大器采用单一5V供电,测量温度波动较大时,将运算放大器供电改为15V双电源供电,可大幅改善。

4 .电阻器R2、R3的电阻值,取足够大以增大运算放大器的U1B的输入阻抗。

5 .当然制作恒流源有很多方法。 在TL431的Datasheet中作为恒流源进行了详细介绍。

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