pt100溫度傳感器的工作電路及原理與pt100溫度傳感器的檢定點(diǎn)選擇

　　pt100溫度傳感器是一種將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的儀表。主要用于工業(yè)過(guò)程溫度參數(shù)的測(cè)量和控制。帶傳感器的變送器通常由兩部分組成：傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器。傳感器主要是熱電偶或熱電阻；信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要由測(cè)量單元、信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換單元組成（由于工業(yè)用熱電阻和熱電偶分度表是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此信號(hào)轉(zhuǎn)換器作為獨(dú)立產(chǎn)品時(shí)也稱為變送器），有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場(chǎng)總線功能。

　　溫度是自然界中和人類打交道最多的物理參數(shù)之一，無(wú)論是在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，還是在居住休閑場(chǎng)所，溫度的采集或控制都十分頻繁和重要，而且，網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程采集溫度并報(bào)警是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。 由于溫度不管是從物理量本身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系，所以溫傳感器就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生。

　　由于PT100熱電阻的溫度與阻值變化關(guān)系，人們便利用它的這一特性，發(fā)明并生產(chǎn)了PT100熱電阻溫度傳感器。它是集溫度濕度采集于一體的智能傳感器。溫度的采集范圍可以在-200℃～+850℃，濕度采集范圍是0%～100%。

　　pt100溫度傳感器的工作電路工作原理

　　PT100是一種正溫度系數(shù)的熱敏電阻。說(shuō)到什么是正溫度系數(shù)？就必須要結(jié)合負(fù)溫度系數(shù)來(lái)講了。隨著溫度的升高，電阻的阻值變大，就是正溫度系數(shù)的熱敏電阻，相反，如果隨著溫度的升高，電阻的阻值變小，就是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。

　　PT100之所以應(yīng)用很廣泛，不僅是因?yàn)樗梢詼y(cè)的溫度范圍寬（零下幾十度到零上幾百度），還因?yàn)樗木€性度非常好。“線性度”，說(shuō)的直白一點(diǎn)就是溫度每變化一度，電阻的阻值升高的幅度是基本相同的。這樣，就大大的簡(jiǎn)化了我們的程序。

　　不過(guò)，PT100也有它的缺點(diǎn)，就是溫度每上升一度，阻值變化太小了，只有0.39歐姆。這樣就需要硬件上提供高精度低噪聲的轉(zhuǎn)換。

　　網(wǎng)上流傳有很多電路，很多電路其實(shí)都是不能當(dāng)作產(chǎn)品用的。下面給大家提供一種高精度的電路，就是成本有些高，不過(guò)品質(zhì)好。

　　對(duì)于測(cè)溫電路，其實(shí)有很多可以值得研究的地方，小電路有大智慧。比如，你可以一眼就看出來(lái)這個(gè)電路不能測(cè)零下的溫度嗎？你可以計(jì)算出來(lái)這個(gè)電路可以測(cè)量的溫度范圍是從多少度到多少度嗎？你可以修改這個(gè)電路，讓它可以測(cè)到你所需要的溫度范圍嗎？如果把反相（-IN）和同相（+IN）兩條線調(diào)換，后果如何？

　　看看，你覺(jué)得電路簡(jiǎn)單，那么上面的問(wèn)題都可以回答嗎？

　　電路解釋：

　　越簡(jiǎn)單的電路，穩(wěn)定性就越好。該電路中的四個(gè)電阻都需要用0.1%精度的。電路只用了一個(gè)電橋和一個(gè)差分放大器。R2 R3 R4與PT100組成電橋電路，REF3030為電橋電路提供標(biāo)準(zhǔn)的3.00V電壓。AD623用一個(gè)2K的放大反饋電阻精確的把電橋的壓差放大51倍。（為什么是51倍，詳見(jiàn)AD623的datasheet）

　　PT100接法：

　　細(xì)心的小伙伴，會(huì)研究一下PT100的接法。PT100一般有兩線和三線的傳感器。因?yàn)榫€本身肯定有電阻，而上面也提到過(guò)，每變化一度，PT100只變化0.39歐姆，那么如果PT100的線很長(zhǎng)的話，電阻就越大，線不同，電阻就不同，就肯定會(huì)大大的影響測(cè)出來(lái)的結(jié)果。所以，你現(xiàn)在就可以理解了，兩線制的PT100，只適合短距離的應(yīng)用。長(zhǎng)距離的應(yīng)用，就要用三線制。再讓我們看看三線制是如何把電線上的電阻影響排除的。算了，還是下篇再講吧，這個(gè)要畫(huà)幾個(gè)圖才講的清楚，時(shí)間不早了，懶得畫(huà)了。

　　測(cè)溫范圍：

　　假設(shè)現(xiàn)在是0度，那么PT100的阻值就是100歐姆，在電路中的話，電橋的壓差就是0V，所以最后也是0V，也就是測(cè)到0V的話，就是0度。假設(shè)現(xiàn)在零下一度了，PT100的阻值就小于100歐了，同相的電壓就會(huì)比反相的電壓小，得到的電壓永遠(yuǎn)就0V了，所以這個(gè)電路就測(cè)不到0度以下。

　　AD623最大輸出3.3V電壓，3300/51=64.7mV，也就是說(shuō)，電橋的壓差，最大只能是64.7mV，再大的壓差，AD623的輸出也最大是3.3V了。反相臂的電壓，固定是（3000/2100）*100=142.86mV，那么同相臂的電壓最大只能是142.86+64.7=207.56mV，對(duì)應(yīng)PT100的電阻就等于207.56/（（3000-207.56）/2000）=148.66歐姆。

　　然后再查表，就可以看出，最大測(cè)溫點(diǎn)差不多就是個(gè)127度。所以這個(gè)電路的測(cè)溫范圍就是0~127度。

　　pt100熱電偶溫度傳感器的檢定點(diǎn)的選擇與檢定方法

　　Pt100檢定點(diǎn)選擇與基本方法

　　1、各等級(jí)Pt100的檢定點(diǎn)，均應(yīng)選擇0℃和100℃，并檢查實(shí)際電阻溫度系數(shù)a的符合性；

　　2、當(dāng)△a不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行表1中相應(yīng)允差等級(jí)有效溫度范圍的上限（或下限）的溫度的檢定；

　　3、Pt100和二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的電阻值測(cè)量，均應(yīng)采用四線制測(cè)量方法；

　　4、校驗(yàn)Pt100時(shí)通過(guò)熱電阻電流應(yīng)不大于1mA，宜選用符合測(cè)量準(zhǔn)確度要求的數(shù)字多用表；鉑電阻的辦法，交替重復(fù)不少于4次（包括電流換向），分別取平均值作為測(cè)量結(jié)果。

　　R0（溫度為0℃時(shí)的電阻值）的檢定

　　1、在冰點(diǎn)槽（或具有0℃的恒溫槽，偏差不超過(guò)±0.2℃）中，分別測(cè)量Pt100的電阻值與二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)測(cè)量的溫度，比較和計(jì)算其0℃的偏差值±△t0；

　　2、保護(hù)管可以拆卸的熱電阻，應(yīng)放置在內(nèi)徑略大于感溫元件直徑的玻璃試管中，管口用脫脂棉或木塞塞緊后，插入冰水充分混合的冰點(diǎn)槽內(nèi)，插入深度應(yīng)不小于30mm；

　　3、保護(hù)管不可拆卸的Pt100熱電阻，可直接插入介質(zhì)中，檢定時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定所方可讀數(shù)；

　　4、如果使用0℃恒溫槽，Pt100熱電阻應(yīng)有足夠的插入深度，盡可能減少熱損失；

　　5、檢定AA級(jí)以上的Pt100熱電阻，為減小測(cè)試不確定度，宜在水三相點(diǎn)瓶中測(cè)量。

　　R100（溫度為100℃時(shí)的電阻值）和Rt（溫度為t℃時(shí)的電阻值）的檢定

　　1、在100℃的恒溫槽中測(cè)量Pt100熱電阻R100的電阻值，并與二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)測(cè)量的溫度進(jìn)行比較，計(jì)算其100℃的偏差值△t100；

　　2、可拆卸Pt100熱電阻的Rt檢定與R0的檢定一樣，將感溫元件放置在玻璃試管中（檢定溫度高于400℃應(yīng)放置在石英試管中）；

　　3、插入恒溫槽并保證足夠的插入深度，待熱平衡后繼續(xù)增加插入深度l0mm，重新達(dá)到熱平衡后電阻值的變化，應(yīng)不超過(guò)允許誤差的5%；

　　4、當(dāng)溫度t高于500℃，熱電阻應(yīng)以小于1℃/min的速率隨槽冷卻至0℃后，再?gòu)目販夭壑腥〕觯?/p>

　　5、恒溫槽的檢定點(diǎn)溫度應(yīng)不超過(guò)±2℃，且10min之內(nèi)變化應(yīng)不超過(guò)±0.02℃。

　　工業(yè)Pt100熱電阻允許誤差表

　　R0和R100電阻值的合格判斷

　　1、在有效溫度范圍內(nèi)，熱電阻的電阻值通過(guò)分度表查算出的溫度t與真實(shí)溫度的最大偏差，應(yīng)不超過(guò)上表給定的允差值。

　　2、Pt100（0℃時(shí)電阻值為100的鉑電阻）和Cu100（0℃時(shí)電阻值為100的銅電阻）標(biāo)稱值及符合允差要求的R0和R100范圍見(jiàn)下表。