热电阻Pt100测温电路调试体会
热电阻Pt100是一种广泛应用的测温元件,在-50℃~600℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势,包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。热电阻Pt100的电阻值与温度成非线性关系,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化校正。
模拟电路校正有很多现成的电路,其精度不高且易受温漂等干扰因素影响,数字化校正则需要在微处理系统中使用,将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中,根据电路中实测的AD值以查表方式计算相应温度值。
热电阻Pt100的接法有三线制和两线制,其中三线制接法的优点是将PT100的两侧相等的导线长度分别加在两侧的桥臂上,使得导线电阻得以消除。
常用的采样电路有两种:一为桥式测温电路,一为恒流源式测温电路。桥式测温电路的典型应用电路如图1所示,测温原理:电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源;采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥(其中R1=R2,VR2为100Ω精密电阻),当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时,电桥输出一个mV级的压差信号,这个压差信号经 过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号,该信号可直接连AD转换芯片。
设计及调试注意点:
1.同幅度调整R1和R2的电阻值可以改变电桥输出的压差大小;
2.改变R5/R3的比值即可改变电压信号的放大倍数,以便满足设计者对温度范围的要求;
3.放大电路必须接成负反馈方式,否则放大电路不能正常工作;
4.VR2也可为电位器,调节电位器阻值大小可以改变温度的零点设定,例如Pt100的零点温度为0℃,即0℃时电阻为100Ω,当电位器阻值调至109.885Ω时,温度的零点就被设定在了25℃。
5.理论上,运放输出的电压为输入压差信号×放大倍数,但实际在电路工作时测量输出电压与输入压差信号并非这样的关系,压差信号比理论值小很多,实际输出信号为4.096*(RPt100/(R1+RPt100)-RVR2/(R1+RVR2))。
恒流源式测温电路的典型应用电路如图3所示,测温原理:通过运放U1A将基准电压4.096V转换为恒流源,电流流过Pt100时在其上产生压降,再通过运放U1B将该微弱压降信号放大(图中放大倍数为10),即输出期望的电压信号,该信号可直接连AD转换芯片。
设计及调试注意点:
1.电压基准源可以采用TL431按图1的电路产生可调的。
2.等效恒流源输出的电流不能太大,以不超过1mA为准,以免电流大使得Pt100电阻自身发热造成测量温度不准确,试验证明,电流大于1.5mA将会有较明显的影响。
3.运放采用单一5V供电,如果测量的温度波动比较大,将运放的供电改为±15V双供电。
热电阻Pt100测温电路调试体会涵盖了热电阻Pt100的原理、接法、采样电路、设计及调试注意点等方面的知识点,为设计和调试热电阻Pt100测温电路提供了有价值的参考。