基于PT100的温度检测电路

福建电力职业技术学院

课 程 设 计

课程名称： 传感器与检测技术课设 题目： 温度测量控制系统

专业班次： 10（三）检测1班 姓 名： 陈0坤 学 号： 201002063101 指导教师： 苏0河 学 期： 2011-2011学年 第一学期 日 期： 2012.2.13-2012.2.20

传感器与检测技术课设

摘 要

本文首先简要介绍了铂电阻PT100的特性以及测温的方法，在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。另外，还设计了时钟电路模块，能实现对温度的实时测量。本设计采用了两线制铂电阻温度测量电路，通过对电路的设计，减小了测量电路及PT100自身的误差，使温控精度在0

沈阳理工大学信息科学与工程学院—DSP课程设计报告

基于PT100温度测量系统设计

1 绪 论

1.1 设计目的

1 通过课程设计加深对DSP软件有关知识的学习与应用。 2 学习汇编语言并能熟练掌握与应用 3 熟练DSP与电路的结合分析

1.2 设计任务

1 完成PT100温度转换电路设计 2 使用TMS320C5509数据采集 3 计算出温度

1

沈阳理工大学信息科学与工程学院—DSP课程设计报告

2 设计原理

2.1 PT100传感器介绍

温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。

热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高

基于STM32的PT100温度测量

目录

一、前言 ................................................................. 1 二、系统描述 ............................................................. 1

2.1 综述 ............................................................. 1 2.2 系统框图 .......................................................... 1 2.3 功能实现 .......................................................... 1 三、硬件设计 ............................................................. 2

3.1 STM32 微控制器 ....................................................

目 录

摘 要 ................................................................................................................................. I Abstract .............................................................................................................................. II 1 绪论 ................................................................................................................................. 1

1.1 课题背景 ......................................................................................................

摘 要

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。温度是自然界中和人类打交道最多的物理参数之一，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温度的采集或控制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。由于温度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温传感器就会相应产生。由于PT100热电阻的温度与阻值变化关系，人们便利用它的这一特性，发明并生产了PT100。它是集温度湿度采集于一体的智能传感器。温度的采集范围可以在-200℃～+200℃，湿度采集范围是0%～100%。

。

关键词：检测装置 Pt100温度传感器 采集范围

ABSTRACT

The national standard GB7665-87 on the sensor under the definition is: " to b

铂金属pt100温度传感器原理及使用

PT100铂金属温度传感器使用 铂金属pt100温度传感器原理及使用

Pt100 温度传感器是正温度系数热敏电阻传感器，Pt100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。铂热电阻的线性较好，在0~100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度，Pt100 温度传感器主要技术参数如下：测量范围：-200℃～+850℃； 允许偏差值△℃：A 级±（0.15＋0.002│t│）， B 级±（0.30＋0.005│t│）； 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； 允通电流 ≤ 5mA。

PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT) 其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度,因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。

1：Vo=2.55mA ×100(1+0.00392T)=0.255+T/1000 。

2：量测Vo时,不可分出任何电流,否则量测值会不準。

电路分析

由于一般电源供应较多零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体

常用电路图

R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3，通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。

放大电路采用LM358 集成运算放大器，为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图 5.1 所示，前一级约为10 倍，后一级约为3倍。温度在0~100 度变化，当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Av 对应升高。

注意：虽然电桥部分已经经过TL431 稳压，但是整个模块的电压VCC 一定要稳定，否则随着VCC 的波动，运放LM358 的工作电压波动，输出电压Av 随之波动，最后导致A/D 转换的结果波动，测量结果上下跳变。

铂热电阻阻值与温度关系为：

式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。可见Pt100 在常温0~100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：RPt=100

铂金属pt100温度传感器原理及使用

PT100铂金属温度传感器使用 铂金属pt100温度传感器原理及使用

Pt100 温度传感器是正温度系数热敏电阻传感器，Pt100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。铂热电阻的线性较好，在0~100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度，Pt100 温度传感器主要技术参数如下：测量范围：-200℃～+850℃； 允许偏差值△℃：A 级±（0.15＋0.002│t│）， B 级±（0.30＋0.005│t│）； 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； 允通电流 ≤ 5mA。

PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT) 其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度,因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。

1：Vo=2.55mA ×100(1+0.00392T)=0.255+T/1000 。

2：量测Vo时,不可分出任何电流,否则量测值会不準。

电路分析

由于一般电源供应较多零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体

一Pt100 的高精度测温方法

1.在工业生产过程中，温度一直都是一个很重要的物理参数，温度的检测和控制直接和安 全生产、产品质量、生产效率、节约能源等重大技术经济指标相联系，因此在国民经济的各 个领域中都受到了人们的普遍重视。温度检测类仪表作为温度测量工具，也因此得到广泛应 用。

由于传统的温度测量仪器响应慢、精度低、可靠性差、效率低下，已经不能适应高速发 展的现代化工业。随着传感器技术和电子测量技术的迅猛发展，以单片机为主的嵌入式系统 已广泛应用于工业现场，新型的电子测温仪器不仅操作简单，而且精度比传统仪器有很大提 高。目前在工业生产现场使用最广泛的温度传感器主要有热电偶和热电阻，例如铂热电阻 Pt100就是使用最广泛的传感器之一。

2. Pt100 的特性

铂电阻是用很细的铂丝(Ф0.03～0.07mm)绕在云母支架上制成，是国际公认的高精度测 温标准传感器。因为铂电阻在氧化性介质中，甚至高温下其物理、化学性质都非常稳定，因 此它具有精度高、稳定性好、性能可靠的特点。因此铂电阻在中温(-200～650℃)范围内得到

广泛应用。目前市场上已有用金属铂制作成的标准测温热电阻，如Pt100、Pt500、Pt1000等。

它的电阻—温度关系的线性度非常好，

实验一 Pt100热电阻测温实验报告

一、 实验原理：

利用导体电阻随温度变化这一特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用铂电阻测温范围在0－630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为Rt=Ro(1+At+Bt2)。其中Ro是温度为0℃时的电阻。本实验Ro＝100℃，A＝3.9684×10－2／℃，B＝－5.847×10－7／℃2，铂电阻内部引线方式有两线制、三线制和四线制三种，本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。 二、 实验数据：

表1 Pt100热电阻测温实验数据

三、 数据处理： 1、坏值剔除

当测错、读错、记错以及实验条件未达到预定要求而匆忙实验等，都会引起粗大误差，粗大误差是一种显然与实际值不符的误差，含有粗大误差的测量值称为坏值或异常值，在处理数据时应剔除掉。由于同一条件下测量次数并不多因此采用肖维勒准则判定坏值。即当实验数据不满足公式

（ ）≤ ≤（ + ）

时，则该数据为坏值应剔除掉。其中 为肖维勒准