一種基于鉑熱電阻的高精度測溫裝置的設(shè)計

　　摘要：設(shè)計了一種基于鉑熱電阻的高精度測溫裝置，該裝置以單片機(jī)為控制核心，采用熱電阻傳感器檢測目標(biāo)的溫度信息，利用軟件編程完成溫度信息的計算處理及系統(tǒng)功能實現(xiàn)，并通過LED顯示相應(yīng)測量數(shù)據(jù)。該裝置具有溫度數(shù)據(jù)顯示、工作模式選擇、無線通信等功能。

　　0 引言

　　在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一，物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，許多生產(chǎn)過程都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，需要測量和控制溫度，因此溫度測量的場合極其廣泛。熱電阻是工程上應(yīng)用廣泛的溫度傳感器，使用最多的鉑熱電阻溫度傳感器零攝氏度標(biāo)稱中阻值為100Ω和10Ω，電阻變化系數(shù)為0．003851。鉑熱電阻溫度傳感器精度高、穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)最常用的一種溫度傳感器，不僅廣泛用于工業(yè)測溫，而且被制成各種標(biāo)準(zhǔn)溫度計供計量和校準(zhǔn)使用。

　　該裝置結(jié)合單片機(jī)和傳感器技術(shù)，采用AD517及ADSlllO芯片和EL-700鉑熱電阻設(shè)計了一種具有無線發(fā)射與接收模塊的高精度測溫裝置。該裝置既可以單機(jī)工作，利用單片機(jī)來實現(xiàn)信號檢測、處理及顯示。又可以利用無線收發(fā)模塊實現(xiàn)系統(tǒng)與計算機(jī)的無線通信，利用計算機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、處理及打印。該測溫系統(tǒng)設(shè)計簡單，具有較高測溫分辨率及友好的人機(jī)界面，試驗數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)具有較高的測量精度。

　　1 硬件設(shè)計

　　1．1 熱電阻的測溫電路

　　熱電阻的測溫電路如圖1所示，該電路由毫安級恒流源產(chǎn)生電路、差分運算電路和AD517芯片組成。該電路采用兩個完全相同的毫安級恒流源分別給熱電阻RT和標(biāo)準(zhǔn)參考電阻Rf供電。在恒流源電路中，VD1和VD2為帶溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)壓二極管，四個PNP型的三極管T1、T2、T3和T4組成了兩個PNP型復(fù)合管，其目的是為了提高放大器的增益，減小誤差，以便提高恒流源的穩(wěn)定度。恒流源與RT和Rf(Rf取為Rf=100Ω)與地組成的電路產(chǎn)生的電壓作為差分運算電路的輸入信號，根據(jù)電路的組成，可以得到差分運算電路的輸出電壓是與熱電阻的阻值成正比的，通過選擇合適的元器件參數(shù)把該裝置的測溫范圍設(shè)置為0～120℃。該測溫電路的AD517芯片為高精度、低溫漂的單片集成運算放大器，ADSlllO是業(yè)界最小封裝的6位△一∑型及輸入電壓范圍為0～2．048V的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。測溫電路中AD517的作用是將差分運算電路的輸出電壓調(diào)整到一個合適的范圍，以方便后面的ADSlll0進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。圖中R9：和R10為比例放大電阻，RP為集成運放AD517的調(diào)零電阻，典型值為20kΩ。經(jīng)過放大電路調(diào)整后的輸出電壓典型值為Uo，即可作為ADSlll0輸入電壓，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后送入單片機(jī)中進(jìn)行處理。