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2、阻温度传感器精度高，稳定性好， 应用温度范围广，是中低温区（-200650）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计 按 IEC751 国际标准， 温度系数 TCR=0.003851，Pt100（R0=100）、Pt1000（R0=1000）为统一设计型铂电阻 传感器的结构： 两线制： 传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的 长度不宜过长 三线制： 要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到
3、电桥的电源端，其余两根 分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但 是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法 四线制： 当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两条测试线测量未知电阻的电压降，在电压表输入阻 抗足够高的条件下，电流几乎不流过电压表，这样就可以精确测量未知电阻上的压降，计算得出电阻值 在桥式电路中，为了减小暖电阻阻值随温度变化对支路电流的影响并限制流过热
4、电阻的电流，组成电桥的两个支路的上电阻通常取暖电阻阻值的几十倍，其值 达到 10-50K（和桥路供电电压有关） ，下电阻一般和暖电阻某温度下阻值相同测量时取两者的电位差虽然如此，热电阻阻值随温度变化对支路电流的影响还 是会造成输出的非线性，通常需要做一定补偿 如果直接测量阻值，应该采用恒流源给热电阻供电，热电阻阻值变化时支路电流保持恒定，热电阻压降为线性较好的温度函数 放大前应该做滤波处理或者在放大电路中加积分元件 怎样判断 pt100 的好坏,用万用表能测量么? 根据分度表参照当时温度看阻值是否相符 通常情况下是这样的，将一个基准电压加在 pt100 回路上，测量 pt100 上的电压信号（
5、mv），阻值变化是电压信号自然也变化，再经过运放放大后入入 A/D 芯片入行 A/D 转换，经过程序再将电压信号换算成电阻值，采用查表方式（将电阻值和相对应的温度值做成表格放到芯片 rom 中）的到温度值 一般短距离选用二线制接法，中距离选用三线制接法，要求精度高、近距离选用四线制接法三线制比两线制的好处是可以补偿线路电阻的偏差，和抗干扰不 是一个概念三种各自的优缺点有许多说法，不一而足 二线制不能消除导线电阻的影响四线制可以消除导线电阻的影响四线制的 PT100 有两根线是用于测量的, 另两根是用于补偿的,四线制的电子物料编码规则 PT100 有两根线（热电阻两端各一根）是提供电流的，另两根
6、是采集电压的具体用哪种电路应该根据系统要求 决定，如果精度要求一般，采用三线是经济、稳定、实用的选择 输渗透（3 根线）、输出、电源三隔离为四线制，设备在控制室；输入（3 根线）、输出、电源三不隔离为三线制，设备在控制室或传感器内；输入（3 根线）、 （输出、电源共用 2 根线）三不隔离为二线制，设备在传感器内、为一体化 由于微处理器的发展，可对 Pt100 的非线性进行校正，因此 Pt100 传感器大都采用四线制测量法(非桥路法)，其测量原理 Pt100 传感器四线制测量电路 Pt100 两端电压 U1=ISRtIS 为恒流，Rt 为 Pt100 阻值 引线 L1、L2 存在电阻会影响测量结
7、果，为此，将 L1、L2 端口处信号输入高输入电阻抗(1012)，差分放大，这样 L1、L2 中电流0，L1、L2 电阻可忽略不 计，所以有 Ui=U1 这也消除了引线电阻 模拟暖电偶测试 最准的校法就是用电阻箱了，多路也只有一个一个慢慢来暖电偶用毫伏计 模拟输出校二次表，毫伏计同样可以测量热电偶这些都不难，难的是建立一个标准的 恒定的温场 电压和温度的关系一般是非线性的，对于 8 位单片机还是查表法好 引言 PT100 是一种广泛应用的测温元件,在-50600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、抗干扰能力强等由于铂热电阻的电 阻值与温度成非线性关系,所以本模块需
8、要入行非线性校正,一般的模块采用模拟电路校正,这种校正的精度不高,而且温漂等受干扰的程度也比较大本模块采用 了软件查表插值的方法入行校正,最后转换成 III 型信号 III 型信号是当被测信号从下量程到上量程(0%100%)变化时,输出线上对应 420mA 电流的变化此外模 块还具有 MODBUS 协议的通讯端口,可以直接和任何 MODBUS 口连接 图 1 采样电路 图 2 主机电路 图 3 D/A 电路 系统设计 整个模块基于 AVR 新型的 Atmega16 单片机,采用三线制形式,这样可以去除导线电阻带来的零点不准确,经过差分放大电路直接得到 05V 的信号电压,这样就可 以直接输入到
9、 A/D 转换器 数据处理部分,将 PT100 分度表中的每隔 10的电阻值写渗透到闪存中,这样,将得到电压值往返算到电阻值,这样进行查表,当电阻位于某一段之间时,再进行线性 处理,这样系统的线性化程度比较高可以达到 0.2% D/A 转换系统采用 373 芯片作为锁存器,采用权电阻网络进行 D/A 转换,这样可以节省成本,而且精度也可以得到保证 最后再经过一个电压电流转换部分,把信号以 III 型信号传送出去,完成模块的功能 图 4 V/I 转换电路 图 5 485 通讯电路 采样电路 采 样电路如图 1 所示,PT100 以三线制接到 J0,这样连接 PT100 的两侧的导线长度相等,而且
10、分别加在两侧的桥臂上,这样导线电阻得以消除,当 PT100 输出 100 时可以调节R1的阻值,以调整温度下限,当温度范围是0300时,电桥电压经过放大后,Anolog0的电压正好是05V, 这样可以完整使用单片机的A/D转换器的转 换精度 主机电路 主机电路如图 274LS138 用来译码,分别选通各路的锁存器采用 8MHz 的晶振,速 度完全可电子书免费下载 聪明以满意系统的要求 A/D 转换的参考电压直接是 V CC,这可节省硬件,简化电路,在对精度要求较高的情况下可以选择精密稳压器件,如 TL431 D/A 转换电路 为了节省成本,本系统没有采用专用 D/A 转换芯片,而是运用 D/A
11、 转换的原理,利用权电阻网络进行 D/A 转换器,这样精度可以保证,而且速度比较快,CPU 控制也是 比较简单的电路如图 3 所示 74lS373 锁存器,锁存 CPU 每次更新的数据,OE 引脚接 138 芯片的片选信号,LE 下降沿时数据锁存 V/I 转换电路 V/I 转换电路如图 4 所示,它将 A/D 转换后得到的电压信号,转换成 4-20mA III 型信号输出 I=V/R3 RS-485 通讯电路 通讯芯片选用 MAX485 芯片,将收允许和发允许接在一起(见图 5),用一个口线进行控制,正常情况下,收允许,在需要发送的时候,设为发允许 图 6 软件流程 软件设计 软件设计是本系统的关键,也是与众不同的地方一般的铂电阻转 III 型信号的模块都是采用模拟电路,没有软件部分本系统采用数字化线性校正将大大提高模块的 精度软件流程见图 6 软件分主程序,中断服务子程序,所有程序均由 C 语言编写程序在 ICCAVR6.30 调试 结语 基于单片机的 PT100III 型信号转换模块具有精度高、可数字通讯、可升级等优点本模块已经用于多个火力发电厂烟气温度检测 ,其中采用 III 型信号和数字通 讯的都有,均取得了良好的效果
