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          溫度傳感器PT100的應用

          作者: 時間:2010-01-04 來源:網(wǎng)絡 收藏

          使用,這是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻,可以工作在 -200℃ 至 650℃ 的范圍.本電路選擇其工作在 -19℃ 至 500℃ 范圍.

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/163363.htm

          整個電路分為兩部分,一是前置放大電路,一是單片機 A/D 轉換和顯示,控制,軟件非線性校正等部分.

          前置放大部分原理圖如下:


          工作原理:

          傳感器的接入非常簡單,從系統(tǒng)的 5V 供電端僅僅通過一支 3K92 的電阻就連接到 了.這種接法通常會引起嚴重的非線性問題,但是.由于有了單片機的軟件校正作為后盾,因此就簡化了傳感器的接入方式.

          按照 的參數(shù),其在 0℃ 到 500℃ 的區(qū)間內(nèi),電阻值為 100 至 280.9Ω,我們按照其串聯(lián)分壓的揭發(fā),使用公式:Vcc/(PT100+3K92)* PT100 = 輸出電壓(mV),可以計算出其在整百℃時的輸出電壓,見下面的表格:

          PT100 阻值 Ω

          傳感兩端電壓 mV

          0

          100.00

          124.38

          1

          100.39

          124.8

          50

          119.40

          147.79

          100

          138.51

          170.64

          150

          157.33

          192.93

          200

          175.86

          214.68

          250

          194.10

          235.90

          300

          212.05

          256.59

          350

          229.72

          276.79

          400

          247.09

          296.48

          450

          264.18

          315.69

          500

          280.98

          334.42

          單片機的 10 位 A/D 在滿度量程下,最大顯示為 1023 字,為了得到 PT100 傳感器輸出電壓在顯示 500 字時的單片機 A/D 轉換輸入電壓,必須對傳感器的原始輸出電壓進行放大,計算公式為:(500/1023 * Vcc)/傳感器兩端電壓( mV/℃ ) ,(Vcc=系統(tǒng)供電=5V),可以得到放大倍數(shù)為 10.466 。

          關于放大倍數(shù)的說明:有熱心的用戶朋友詢問,按照 (500/1023 * Vcc)/傳感器兩端電壓不能得到 10.466 的結果,而是得到 11.635的結果。實際上,500 個字的理想值是無法靠電路本身自然得到的,自然得到的數(shù)字僅僅為 450 個字,因此,公式中的 500℃ 在實際計算時的取值是 450 而不是 500 。450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。其實,計算的方法有多種,關鍵是要按照傳感器的 mV/℃ 為依據(jù)而不是以被測值為依據(jù),我們看看加上非線性校正系數(shù):10.47*1.1117=11.639499 ,這樣,熱心朋友的計算結果就吻合了。

          運算放大器分為兩級,后級固定放大 5 倍(原理圖中 12K/3K+1=5),前級放大為:10.465922/5=2.0931844 倍,為了防止調(diào)整時的元器件及其他偏差,使用了一只精密微調(diào)電位器對放大倍數(shù)進行細調(diào),可以保證比較準確地調(diào)整到所需要的放大倍數(shù)(原理圖中 10K/(8K2+Rw)+1)。

          通常,在溫度測量電路里,都會有一個“調(diào)零”和另一個“調(diào)滿度”電位器,以方便調(diào)整傳感器在“零度”及“滿度”時的正確顯示問題。本電路沒有采用兩只電位器是因為只要“零度”調(diào)整準確了,就可以保證整個工作范圍的正確顯示,當然也包括滿度時的最大顯示問題了。

          那么,電路中對“零度”是如何處理的呢?它是由單片機程序中把這個“零度”數(shù)字直接減掉就是了,在整個工作范圍內(nèi),程序都會自動減掉“零度”值之后再作為有效數(shù)值來使用。

          當供電電壓發(fā)生偏差后,是否會引起傳感器輸入的變化進而影響準確度呢?供電變化后,必然引起流過傳感器的電流發(fā)生變化,也就會使傳感器輸出電壓發(fā)生變化??墒?,以此同時,單片機的供電也是在同步地接受到這種供電變化的,當單片機的 A/D 基準使用供電電壓時,就意味著測量基準也在同步同方向發(fā)生變化,因此,只要參數(shù)選擇得當,系統(tǒng)供電的變化在 20% 之內(nèi)時,就不會影響測量的準確度。(通常單片機系統(tǒng)并不允許供電有過大的變化,這不僅僅是在溫度測量電路中的要求。)

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