基于PT100的高精度气温采集器设计
基于PT100温度监测的设计
温度监测的设计电信科技08-2 韦一、课程设计内容(1)实时检测温度—50°C—180°C环境温度范围：室温—20°C—60°C；测量精度：2.5%±1字；(2)用LCD1602显示其温度（小数点保留两位）；(3)将温度上传到上位PC机显示。
二、系统方案2.1基本原理根据检测温度范围的要求，本设计采用铂热敏电阻PT100作为温度传感器，温度测量范围在-200~850之内。
热敏电阻的电阻值随着环境温度的变化而变化，其电阻值与环境温度有某种关系。
本设计使用的电阻——温度的关系如下：在负温区（-200~0°C）范围：Rt=R0（1+At+Bt^2+C(t-100)T^2）在正温区（0~850°C）范围内：Rt=R0（1+At+Bt^2）式中：Rt——温度t时刻铂热敏电阻的电阻值；R0——温度0°C的铂热敏电阻的电阻值；t——介质的温度；A、B、C——有关的常数，其值如下：A=3.90502*10^-3B= -5.80195*e-7C=-4.2735*e-12铂热敏电阻的允许误差如下：电阻——温度的关系如下表：利用电桥平衡原理，已知另外三个电阻的阻值和电桥的供电电压，再测出电的桥两端的电压差，就可计算出连入电桥中的铂热敏电阻的电阻值。
电桥两端电压差通过放大电路后，经过A/D转换，利用单片机读取A/D的数据，便可得到放大后的电压值，通过放大电路输入和输出的关系，可得到电桥两端的电压差，这样就可计算出铂热敏电阻的电阻值。
通过铂热敏电阻阻值与环境温度有某种关系，可将电阻值转换为温度，这一系列的计算，可由单片机完成，最后将温度值送到显示电路显示，或者作为后期的数据处理。
2.2原理框图如图2.2所示：含有铂热敏电阻PT100的电桥放大电路A/D转换器单片机显示部分送到PC机图2.2三、硬件电路原理图(1)电桥和放大电路部分如图3.1所示，U7是TL431稳压管，为电桥提供稳定的电压，供电电压为+5V，由直流激励源U7(k)提供。
基于PT100铂热电阻的高精度温度实时监测系统
Ｈｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎｇ ａ ｎｄ
ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＰＴ１ ０ ０
Ｗ ｅ ｉ Ｈａ ｏ ｄｉ
测 试 与监 控 系 统 ， 采用 Ｏ Ｐ ４ ８ ４ 集 成 运 放 和 基 准 源 ＴＬ ４ ３ １设 计 恒 流 源 为 热 电 阻 提 供 激 励 ， 热 电 阻 产 生 的输 出 电 压 经 信 号 调 理 放 大电路 进 行 放 大 ， 再 送 入 ＡＤ 变 换 器 ＴＬ Ｃ ２ ５ ７ ４进 行 模 数 转 换 ， 同 时 采 用 微 控 制 器 ＡＴ ｍｅ ｇ ａ １ ２ ８通 过 Ｒ Ｓ ２ ３ ２接 口 芯 片 ＭＡＸ ２ ３ ２ 接收 Ｐ Ｃ上 位 机 发 送 的 控 制 命 令 ， 可 以实 现温 度采 集启 动 与 停 止 、 采集周期 、 精 度 等 的命 令 控 制 。该 系 统 消 除 了 热 电
阻连 接 导 线 带 来 的 测 量 误 差 ， 具有采集精度高 、 人 机 交 互 能 力 强 等 优 点 ，同 时 系 统 电 路设 计 简 单 实 用 ， 性能稳定可靠 。
关键 词 ： Ｐ Ｔ １ ０ ０铂 热 电阻 ； 测 试与监控 ； 信 号 调 理 与放 大
中 图分 类 号 ：ＴＮ７ ９ ＋２ 文献标识码 ： Ａ 国家 标 准 学 科 分 类代 码 ： ５ １ ０ ． ４ ０ １ ０
ｗｉ ｒ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｐ Ｔ１ ０ ０ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ．Ａｆ ｔ ｅ ｒ ｅ ｘ ｉ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ
《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告
《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告1.实验功能要求了解铂热电阻的特性与应用；熟悉铂热电阻测温电路；利用P100铂电阻测量温度源的温度；记录温度与测量电路电压输出数据2.实验所用传感器原理利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的热电阻有铂电阻(650℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将0.05~0.07mm的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。
在0-650℃以内。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。
)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。
3.实验电路PT100铂电阻测温电路经验P100电压采集放大电路:前半部分是4.096V恒压源电路，然后是一个桥式电压采样电路，后面是一个电压放大电路。
一、4.096V恒压源电路因Vref=2.5V，故有4.096=(1+R1/R2)*2.5，得出R1/R2=1.6384，可以通过调节滑动变阻器实现。
二、桥式电压采样电路这是一个桥式电压采样电路，其原理是将V2作为参考电压，通过V1的变化去得到一个相对的电压数值，这样就能得到PT100的电阻数值，从而得到当前温度数值。
其中相对数值是通过R7去调节，可以是任意，其R7的主要作用还是在校准温度使用。
根据项目需要，现在使用的R7的阻值是138.5002Ω，也就是PT100在100摄氏度是的温度数值。
三、电压放大电路分析电路:1根据"虚断"原则，流过R3和R8电流相等(V1-Vx)/R3=Vx/R82根据“虚断"原则，流过R6和R1电流相等(V2-Vout)/(R6+R1)=(V2-Vy)/R6 3根据"“虚短"原则，Vy=Vx4根据这3个公式得出:11V1-10V2=Vout理想要的数值是10倍的放大倍数，但是现在在输出端多了减了V1，根据模拟的数值可知，V1的取值范围是0.215-0.36835241646对应温度范围是44.032- 75.43。
基于PT100的温度采集系统设计
基于PT100的温度采集系统设计基于PT100的温度采集系统设计姓名：冯学号：专业班级：目录一、设计简介 (3)二、硬件设计 (3)1、单片机电路 (1)2、信号调理电路 (4)三、上位机程序设计 (7)四、总结 (8)一．设计简介本设计采用STC89C51单片机实现测温功能。
传感器为PT100热电阻，测温范围为0℃~300℃。
采集的温度由四位数码管显示，并将温度值传送给上位机显示。
可实现上限报警功能。
二．硬件设计1.单片机电路本设计的单片机电路由STC89C51单片机最小系统、电源部分、数码管显示部分、按键部分、ADC及串行通信接口部分组成。
1）单片机最小系统主函数部分代码：void main(void){uchar buff[4];TMOD = 0x20; //定时器1，在模式2SCON = 0x50; //8位串行口模式1，允许接收，REN=1 PCON=0x00;TH1 = 0xFD; //波特率为9600，晶体频率为11.059MHz TL1 = 0xFD; //波特率为9600，晶体频率为11.059MHz //ES = 1; //使能串行口中断TR1 = 1; //启动定时器1EA = 1; //使能全局中断while(1){wendu_chuli();beep=1;if(wendu>40)baojing();sprintf(buff,"%f",tem2);delay_ms(10);Send(buff);delay_ms(10);}}2）数码管显示电路数码显示部分代码：void write_74HC164(unsigned char mydata) { unsigned char i,byte,h;byte=mydata;i=8;h=0;while(i)VSCL=0;if((0x80 & mydata)==0x80){VSDA=1;}else{VSDA=0;}h=0;h=0;VSCL =1;h=0;h=0;mydata<<=1;i--;}}3）ADC转换电路AD转换代码：/**********************************************************/ unsigned int read_adc(void){unsigned int u=0;unsigned char i,j;cs=1;j=0;cs=0;for(i=0;i<10;i++){clk=0;u=(u<<1)|dout;clk=1;j=0;cs=1; //开始转换return(u); //返回ADC结果}4）串行通信接口部分串行通信部分代码：void Send(char *parr){do{SBUF=*parr++;while(!TI);TI=0;}while(*parr);}2.信号调理电路图中采用TL431稳压电路向PT100电桥供电。
毕业设计-基于PT100热电阻温度传感器和AT89C51单片机的温度检测系统设计
摘要本课题本系统采用PT100热电阻温度传感器和单片机组成可靠性高、功耗低的温度检测系统。
以AT89C51单片机系统为核心，对单点的温度进行实时检测。
采用模拟温度传感器PT100对温度进行检测；采用串型模数转换器ADC0809进行A/D转换把温度信号调解转换为电压信号与AT89C51单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值。
本设计包括温度传感器、A/D转换模块、数据传输模块、温度显示模块四个部分。
关键词：单片机，PT100热电阻，ADC0809，温度检测The design of Single Chip MicrocomputerTemperature Detection SystemBased on the Resistive Thermal Detector of PT100AbstractThis article AT89C51 monolithic integrated circuit which produces by ATMEL Corporation is the core, can inspect a single point of the temperature in real time. The adoption of the serial A/D for temperature signals into voltage signal mediation AT89C51 Single-Ship Compute interfaces with the eighth LED digital display of real-time temperature. The design includes four parts of the temperature sensor and the A / D converter module and the data transmission modules and the temperature display module. Each part functions and the process was described in the Paper in detail.Key words：Single-Ship Computer; Resistive Thermal Detector of PT100; ADC0809; Measure-temperature目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 方案论证 (2)1.2.1 单片机选型 (2)1.2.2 模数转换器选型 (3)1.2.3 显示方案确定 (3)2 硬件设计 (4)2.1 温度信号的获取与放大 (4)2.1.1 元件介绍 (4)2.1.2 放大电路设计 (4)2.2 模数转换单元 (5)2.2.1 8位串行A/D转换器ADC0809 (5)2.2.2 模数转换单元电路的设计 (7)2.3 键盘电路的设计 (8)2.4 LED显示电路的设计 (8)2.4.1 LED数码管原理 (9)2.4.2 LED数码管编码方式 (9)2.4.3 LED数码管显示方式和典型应用 (10)2.4.4 LED数码管的原理图 (11)2.5 声光报警电路 (12)2.6 单片机接口电路 (13)2.6.1单片机的时钟电路 (13)2.6.2复位电路和复位状态 (13)3 软件设计 (16)3.1 程序设计语言的选用 (16)3.2 软件程序的设计 (16)3.2.1 程序流程 (16)3.2.2 键盘管理 (17)3.2.3 LED显示 (18)3.2.4 模拟量的采集与处理 (18)3.3源程序 (22)4 抗干扰设计 (29)4.1 用于单片机系统的干扰抑制元件 (29)4.2 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 (29)5 结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)论文原创性声明 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
基于Pt100铂电阻的数字温度计的设计
目录摘要 (2)1 绪言 (4)1.1课题背景 (4)1.2国内外研究的发展及现状 (5)1.3本课题研究的内容 (8)2总体设计方案 (8)2.1提出总体设计方案 (8)2.2总体设计方案论证 (9)3 铂电阻理论基础 (9)3.1铂电阻的选取 (9)3.2铂电阻温度的测量方法 (12)4 整体电路 (14)4.1放大电路设计 (14)4.2温度显示电路理论及设计 (15)4.3AD转换模块 (17)4.4AT89C51单片机系统电路图 (18)4.5系统程序设计 (19)5.仿真结果 (21)总结 (21)参考文献 (22)摘要温度计量是计量学的一个重要分支，它在国民经济各领域中占有重要的地位。
人们的日常生活、工农业生产和科学实验等许多方面都与温度测量有着十分密切的关系。
1871年，西门子(Sir william Siemens)发现了铂电阻测温原理，制造出第一支铂电阻温度计。
1887年，卡伦德(Hugh Callendar)改进了铂电阻温度计的工艺和研制测温电桥并得到了著名的卡伦德公式。
之后，铂电阻温度计成为国际温标的标准仪器，并一直沿用至今。
金属热电阻是一种广泛应用的温度传感器。
它以测量精确，线性好，重复性好，测量范围大，体积小等的点被用在很多场合，其中铂电阻传感器被定为测温的基准。
金属热电阻特别是铜、铁等热电阻的大量使用，将给使用者在传感器的标定造成重复性的麻烦。
因为传感器的标定既复杂又要求苛刻，且成本较高。
为了解决这个问题我采用了一种方便的以精密铂电阻为标准传感器的金属热电阻的来作为温度传感器。
本文采用atmega16单片机作为处理的核心部分；用pt100作为温度传感器，由于atmega16单片机自带有A/D转换功能，把采集到的温度经放大后直接送到atmega16单片机，经过atmega16单片机处理后送到显示器，显示器将显示采集的温度，这样就能够达到题目的要求，而且其准确性也较高。
基于PT100的温度测试仪
第一章概述第二章设计方案与论证本设计设计的温度测量系统是把热电阻信号通过传感器检测转变为电压信号，经过信号采集电路转换成A/D输入的标准信号。
之后A/D将模拟电压信号变转换成数字信号，然后送入单片机（MCU）进行处理和运算，单片机将处理的数据通过LED数码管显示。
整体方案设计流程图如下。
传感器选择温度测量的方案有很多种，可以采用传统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。
方案一：采用模拟分立元件如电容、电感或晶体管等非线形元件，该方案设计电路简单易懂，操作简单，且价格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成数字化，而且测量误差大。
方案二：采用温度传感器通过温度传感器采集温度信号，经信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，将模拟量转化为数字量，传送给单片机控制系统，最后经过LED显示温度。
热电阻也是最常用的一种温度传感器。
它的主要特点是测量精度高，性能稳定，使用方便，测量范围为-200℃～850℃，完全满足要求，考虑到铂电阻的测量精确度是最高的，所以我们设计最终选择铂电阻Pt100作为传感器。
该方案采用热电阻Pt100做为温度传感器、OP07作为信号放大器，对于温度信号的采集具有大范围、高精度的特点。
相对与方案一，在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升。
在这里我选用方案二完成本次设计。
放大器选择Op07是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器。
由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
宽的输入电压范围（最少±13V）与高达110dB（OP07A）的共模抑制比和高输入阻抗的结合，在同相电路阻态中提供了很高的精度，即使在很高的闭环增益下，也能保持极好的线性和增益精度。
基于PT100智能温度测量仪表的软件电路设计
基于PT100智能温度测量仪表的软件电路设计目录前言 (2)第1章智能温度测量仪表方案设计与论证 (3)1.1 功能与要求 (3)1.2 方案论证与比较 (3)1.3 方案的确定 (4)第2章智能温度测量仪表的硬件设计 (5)2.1 系统硬件框图如图1所示 (5)2.2 温度采集与放大电路的设计 (5)2.3 A/D转换电路的设计 (6)2.4单片机最小系统的设计 (7)2.5人机接口电路的设计 (7)第3章软件设计 (9)3.1 主流程图的设计 (9)3.1.1上位机程序流程图的设计 (9)3.1.2、下位机主程序流程图的设计 (10)3.2 A/D转换程序流程图的设计 (11)3．3 数据通信子程序的设计 (12)3.3.1 串口发送数据程序流程图的设计 (12)3.3.1 串口发送数据程序流程图的设计 (13)3.4 键盘/显示子程序流程图的设计 (14)3.5 蜂鸣器报警子程序流程图的设计 (15)第4章温度控制系统的安装与调试 (16)4.1 硬件调试 (16)4.1.1. 安装 (16)4.1.2.调试 (16)4.2 软件调试 (16)4.3 系统整体调试 (16)第5章设计体会与小结 (17)参考文献 (18)附录 (19)前言本课程设计是一个应用比较广泛的温控系统，知识的综合性比较强，但实际上不难，主要有四部分内容组成，第一章，论述其功能，通过方案的比较，确定最终方案，第二章简单的对硬件部分进行阐述，第三章重点的论述软件实现其功能部分，第四章对实际电路进行调试，第五章总结此次课程设计的心得体会。
此温控系统是基于AT89C51单片机对温度进行控制的，采用PT100温度传感器采集温度数据，通过仪用放大器将温度信号放大，然后再送入A/D转化器，将模拟信号转变成便于单片机处理的数字信号，当所采集到的温度值大于设定的阀值时，可在PC上进行告警提示，并通过串口向单片机发送指令，单片机收到指令后控制蜂鸣器发音。
基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计
基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计摘要本文介绍了一种基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计。
该系统采用了Maxim的MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值，并通过单片机将电阻值转换为温度值。
该系统可以实现高精度的温度测量，并且具有较低的功耗和较高的稳定性。
背景在许多工业应用中，需要对温度进行精确的测量。
PT100热电阻是一种常用的温度传感器，它的电阻值随着温度的变化而变化。
由于PT100热电阻的电阻值变化很小，因此需要使用高精度的电路来进行测量。
单片机是一种常见的控制器，它可以方便地集成多种功能。
将单片机与PT100热电阻结合使用，可以实现精确的温度测量，并且具有较低的功耗和较高的稳定性。
设计硬件设计硬件设计采用了MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值。
MAX31865是一种高精度热电偶转换器，可以方便地测量PT100热电阻的电阻值。
MAX31865还提供了冗余检测和安全防护功能，可以提高系统的可靠性。
MAX31865芯片的引脚与单片机的引脚连接如下：MAX31865引脚单片机引脚SDI MOSISDO MISOSCK SCLKCS SS其中，MOSI、MISO、SCLK和SS是SPI总线的引脚，用于与MAX31865进行通信。
单片机的中断引脚连接到MAX31865的RDY引脚，用于检测MAX31865是否准备好进行测量。
PT100热电阻的引脚连接到MAX31865的RTD+和RTD-引脚。
为了减小测量误差，应尽量将RTD+和RTD-的长度保持一致，并且尽可能靠近MAX31865芯片。
软件设计软件设计采用了Arduino环境，可以方便地进行程序开发和调试。
首先需要初始化SPI总线和MAX31865芯片。
可以使用Arduino的SPI库来初始化SPI总线，使用MAX31865库来初始化MAX31865芯片。
MAX31865库提供了方便的接口来进行温度测量和数据读取。
基于PT100的高精度温度采集器[实用新型专利]
![基于PT100的高精度温度采集器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2b2b44290c22590103029d13.png)
专利名称：基于PT100的高精度温度采集器
专利类型：实用新型专利
发明人：田洪亮,刘洋,宋志勇,冯勇,谢杨,刘涌,袁秋实,王朋朋申请号：CN201721235026.X
申请日：20170925
公开号：CN207280617U
公开日：
20180427
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种基于PT100的高精度温度采集器，采用低温漂精密电阻作参考电阻，传感器和参考电阻串联后通过相同的恒流源，其电压信号接到同一放大器和A/D电路，另外还引入DS18B20测量HMTS工作的环境温度，将参考电阻随温度变化的值引入存储器里，通过比较参考电阻和传感器电压值以达到温度的高精度测量；本实用新型采用低温漂精密电阻作参考电阻，传感器和参考电阻串联后通过相同的恒流源，其电压信号接到同一放大器和A/D电路，另外还引入DS18B20测量HMTS工作的环境温度，将参考电阻随温度变化的值引入存储器里，通过比较参考电阻和传感器电压值以达到温度的高精度测量。
申请人：国家电网公司,国网河南省电力公司驻马店供电公司,上海博英信息科技有限公司
地址：100033 北京市西城区西长安街86号
国籍：CN
代理机构：郑州金成知识产权事务所(普通合伙)
代理人：郭增欣
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基于PT100的温度测量系统设计
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℃～100℃范围内达到±0.1℃。
本文采用AT89S51单片机，TLC2543 A/D转换器，DS1302时钟芯片，AD620放大器，铂电阻PT100及6位数码管组成系统，编写了相应的软件程序,使其实现温度的实时显示。
该系统的特点是：使用简便；测量精确、稳定、可靠；测量范围大；使用对象广。
关键词：PT100 单片机温度测量DS1302AbstractThis article briefly describes the characteristics of PT100 platinum resistance and temperature measurement method, on the basis it describes the design of temperature measurement system based on PT100. In this design, it is use a PT100 platinum resistance as temperature sensor, in order to acquisition the temperature signal, it use of constant-current temperature measurement method and use single-chip control, Amplifier, A / D converter. In addition, it designs a clock circuit modules to achieve real-time measurement of temperature.It can still improve the perform used two-wire temperature circuit and reduce the measurement eror. The temperature precision is reached ±0.1℃between 0℃～100℃.The system contains SCM(AT89S51), analog to digital convert department (TLC2543), DS1302 chip, AD620 amplifier, PT100 platinum, LED Digital tube with six, write the corresponding software program to achieve real-time temperature display. The system is simple , accurate , stable and wide range.Keywords:PT100 SCM Temperature Measures DS1302目录前言 (1)第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (5)第一节PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节放大电路的设计 (7)第五节A/D转换器的选择与设计电路 (9)第六节DS1302时钟电路设计 (12)第七节单片机控制电路 (14)第八节按键和显示电路 (14)第三章软件设计........................................................................... 错误!未定义书签。
基于Pt100传感器的温度测量系统设计
ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ， ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ＬＣ Ｄ１ ６ ０ ２ ， ｄ ｅ —
ｓ ｉ ｇｎｅ ｄ ａ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｕ ｓ ｉ ｎｇ Ｃ ｌ ａ ｎｇ ｕａ ｇ ｅ ｔ ｏ ｐｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ， ｒ ｅ ａ ｌ —ｔ ｉ ｍｅ ｄｅ —
还 具有稳 定性 好 、 准确度 高和 耐高 压等优 点 ， 使 其在
中低温 区测温 得 到广泛 的应用 ］ 。
ＡＴ８ ９ Ｃ５ １ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ０Ｕｅ ｒ ：ｉ ｎｓ ｔ ｒ ｕｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｍｐｌ ｉ — ｆ ｉ ｅ ｒ
２ 系 统 硬 件 设 计
Ｌ ＡＮ Ｙｕ。 Ｂ ＡＩ Ｊ ｉ ｅ （ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｘｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ７ １ ２ ０ ０ ０， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
系统 主要包 括温度 采集 单元 、 单片 机单 元 、 放 大 电路 和 Ａ／ Ｄ转 换 电路 。系统 结 构 如 图 ｌ所 示 。工 作原理 ： Ｐ ｔ ｌ ０ ０传 感器 将 温 度 量 转换 为 电 阻 的变 化
基于 Ｐ ｔ ｌ Ｏ ０传感器的温 度测量 系统设 计
兰 羽 ， 白 洁
（ 陕西 工业职 业技 术 学院 电气工程 学 院 ， 陕西 成阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ）
基于PT1000的高精度温度测量系统
基于PT1000的高精度温度测量系统时间：2010-12-14 18:32:17 来源：电子设计工程作者：方益喜雷开卓屈健康刘奎乔子椋杨海波精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。
采用铂电阻测量温度是一种有效的高精度温度测量方法，但具有以下难点：引线电阻、自热效应、元器件漂移和铂电阻传感器精度。
其中，减小引线电阻的影响是高精度测量的关键点。
对于自热效应，根据元件发热公式P=I2R，必须使流过元件的电流足够小才能使其发热量小，传感器才能检测出正确的温度。
但是过小的电流又会使信噪比下降，精度更是难以保证。
此外，一些元器件和仪器很难满足元器件漂移和铂电阻传感器精度的要求。
易先军等提出了以铂电阻为测温元件的高精度温度测量方案，解决了高精度测量对硬件电路的一些苛刻要求问题，但是精度不佳(±0.4 ℃)；杨彦伟提出了以MAX1402、AT89C51和Pt500铂电阻设计的精密温度测量系统方案解决了基本的高精度问题，但是系统功耗大，精度仍然不佳；李波等提出采用以负温度系数热敏电阻为核心的高精度测量方案，较好解决了高精度的问题，但是性价比不高，实施效果不佳，测温分辨率能达到0．01℃，测温准确度只达到O．1℃。
这里提出采用三线制恒流源驱动方案克服引线电阻、自热效应，利用单片机系统校正控制方案实现元器件漂移和铂电阻传感器精度校准，最后在上位机中采用MLS数值算法实现噪声抵消，大大提高了温度测量精度和稳定度。
1 高精度测量方案及原理铂电阻传感器是利用金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化的物理特性而制成的温度传感器。
以铂电阻作为测温元件进行温度测量的关键是要能准确地测量出铂电阻传感器的电阻值。
按照IEC751国际标准，现在常用的Pt1000(Ro=1 000 Ω)是以温度系数TCR=0．003 851为标准统一设计的铂电阻。
其温度电阻特性是：本温度测量系统采用三线制恒流源驱动法驱动铂电阻传感器。
基于PT100传感器的温度测量系统的设计
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。
PT100是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。
具体的需求对象可以从以下几个方面进行表述：
1、在人类社会进入知识经济时代、信息技术高速发展的背景下，热电阻及其测量控制技术得到日益广泛应用，给热电阻行业的快速发展提供了良好契机。热电阻是信息产业的源头和组成部分，是信息技术的重要基础。
2、热电阻广泛应用于装备、改造传统产业的工艺流程的测量和控制，是现代化大型重点成套装备的重要组成部分，是信息化带动工业化的重要纽带。
图3.2 信号采集调理电路
根据运放的“虚短”、“虚断”作用，电压信号放大转换为可以输入A/D转换器的合适电压值。
2.3 A/D模数转换模块
2.3.1 ICL7135功能介绍
ICL7135是一种四位半的双积分A/D转换器，可以转换出±20000个数字量选通控BCD码输出，与单片机接口十分方便。它具有精度高（相当于14位A/D转换），价格低的优点。其转换速度与时钟频率相关，每个转换周期均有：自校准（调零），正向积分（被测模拟电压积分），反向积分（基准电压积分）和过零检测四个阶段组成，其中自校准时间为10001个脉冲，正向积分时间为10001个脉冲，反向积分直至电压到零为止（最大不超过20001个脉冲）。故设计者可以采用从正向积分开始计数脉冲个数，到反向积分为零时停止计数。将计数的脉冲个数减10000，即得到对应的模拟量。具体电路如图2.3所示。
基于PT100的高精度温度采集系统设计与实验研究
该系统以铂热电阻 PT100 为温度传感器 ,测量范 围为 0 ℃～100 ℃,测量的分辨率为 ±0. 1 ℃。从 硬件电路和软件算法设计上保证了测量精度和可 靠性 [1 ] 。
收稿日期 : 2010 - 01 - 06 修改日期 : 2010 - 01 - 26
第 6期
张修太 ,胡雪惠等 :基于 PT100的高精度温度采集系统设计与实验研究
Abstract: The design and experimentation of hardware and software of temperature acquisition system based on PT100 are introduced. This system is comp rised of the upper computer which is personal computer and the lower computer which is mainly composed of temperature sensor, conditioning circuits made up of instrum entation amp li2 fier AD620, A /D convertorMAX197 and m icrocontroller AT89S52. The softwares of the upper computer and lower computer are designed based on VB6. 0, and the C - language respectively. The change of the PT100’s resistance w ith temperature is converted to voltage’s variety under excitation of constant current source. Conditioning circuit carries out the magnification and conversion of the voltage signal. The output standard signal from 0V to 5 V is transported to lower computer through A /D converter MAX197. The converted digital data are sent to upper com2 puter through serial communication and are stored in and disp layed graphic result on it. The scale conversion algo2 rithm which m eets the demand of p recision, is gained w ith the linear least squares during the different temperature section for the relation between resistance and temperature by the aid ofMATLAB. The comparative tests w ith W Z2 PB - 1 type standard p latinum resistor thermometer show that the m easuring accuracy of this system is better than ± 0. 1 ℃ between 0 ℃ and 100 ℃. The test results also show that this system is credible and stable. Key words: PT100; temperature acquisition; AD620; MAX197; MATLAB; least squares; linear fitting; scale conversion EEACC : 7230; 7320R
基于PT100的高精度温度测量电路的设计
智能感知与仪器仪表测控技术2018年第37卷第5期• 101 •基于PT100的高精度温度测量电路的设计顾吉林，刘淼，耿杨，汤宏山，王聆语，于月，吴茜(辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连116026)摘要：普通四线制恒流源驱动测温系统受温度电流漂移等影响，温度测量准确率很低，很难超过0.1°C 量级。
基于P T100设计了一种改进的恒流源驱动四线制 度温度测量电路，通过 温度稳定系数电阻的电 电阻电压的比值，消除了恒流源由于温度漂移等因素影响的电流变化，使得输出电 与铂电 线性关系。
L T C2492A/D信号进 ，将信号传A T M E G A32单片机，单片机进行数据处理并保存和显示数据。
实验测试结果表明，该电路温度测量的 精度和稳定性均可以达到之内，与理论值一致。
关键词：P T100;温度测量电路；高精度；四线制中图分类号:T N702文献标识码：A文章编号：000 -8829(2018)05 -0101 -03Design of a High-Precision Temperature Measuring Circuit Based on PT100G U Ji-lin,L I U Mi a o,G E N G Y a n g,T A N G H o n g-shan,W A N G Ling-y u,Y U Y u e,W U Qian(School of Physics and Electronic Technology,Liaoning Normal University,Dalian 116026, China)Abstract：The temperature measurement accuracy of the conventional four-wire constant current source driven temperature measurement system i s very low due to the interference factor of temperature current drift,i t i s difficult to exceed the order of 0. 1 C.A n improved four-wire high-precision temperature measurement circuit driven by constant current source was designed based on P T100. By sampling the ratio of high precision resistance voltage of high temperature stability coefficient to platinum resistance voltage,the current variation of constant current source due to temperature drift and other factors were eliminated,so that the output voltage ratio has a good linear relationship with the platinum resistance.The signal was sampled by L T C2492A/D converter and transmitted to A T M E G A32which processed,stored and displayed the data.The experimental results show that the temperature measurement accuracy and stability of the circuit can reach within 5%c,which i s consistent with the theoretical value.Key words:P T100；temperature measurement circuit;high precision;four-wire温度作为表征物体冷热程度的物理量，与很多物理现象和化学性质有关。
PT100温度采集电路zrj
黄山学院课程设计说明书专业：12自动化班级：卓越班学生姓名：***指导教师：成绩：年月日课程设计任务书年月日第一章绪论第二章电路的方框图第三章单元电路设计、参数计算和器件的选择第四章整机电路的工作原理第五章电路的调试与组装结论收获与体会致谢参考文献注：各章节标题均用三号黑体、各个章节中的1级标题均为小三黑体，正文内容均为小四宋体。
参考文献至少有5篇。
例：第一章绪论1.1 设计技术要求做一个pt100的温度传感采集电路。
2设计目的了解，掌握一些简单路电路的设计。
第二章电路的方框图VCC 5VR15.1kΩU1TL431ACDR2500ΩKey=A50 %R32kΩR42.0kΩR51kΩR61.0kΩU2ALM324AD321141R7100kΩR81kΩD11N4733AC1100µFVCC5VC2100µFR9100kΩR10500ΩKey=A50 %R125kΩKey=A 55 %XMM1 XMM2第三章单元电路设计，参数计算和器件的选择一、温度显示仪表系统概述1）课题要求：PT100做一个温度显示仪表，温度范围-20度到600度，精度0.1度2）系统初步设计分析温度影响PT100的电阻，也就意味着，只要测出PT100的电阻，就能测出温度，而电阻可以由设计的电路测电压或者电流计算出来，然后再将电压或者电流的模拟信号被系统采样量化转化为数字信号，再由系统进行换算，其中因为PT100的工作电流不能太大1mA左右，相应电压信号会比较微弱，所以需要放大信号，以便于后面AD采样。
温度变化电阻变化电压变化信号放大AD采集数据采集数字滤波还原为温度显示温度数据分析数据显示而这个课程设计是温度显示仪表系统，所以系统主要分成三个部分，1)是数据采集，也就是PT00的电路选择，信号的放大和AD转换。
PT100的采样有两种，电阻接法有三中；为了防止非线性误差，有经过两级放大的，AD 采样需要考虑采样倍数2)是数据处理，将采集到的数据还原成温度，主要涉及两方面，一是滤波处理，二是转换为温度3)数据输出也就是显示部分，在显示管上显示相应的数据其中，数据采集部分应当是重点，因为它影响了整个系统的准确度，要克服电路本身被外界环境的影响，而数据处理应当注意数据的换算，显示部分相对比较简单。
基于AT89C52的PT100温度采集
设计题目基于AT89C52的PT100温度采集学生学号：学生姓名：专业班级：指导教师：职称：起止日期：2016.03.7～2016.03.27吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology信息与控制工程学院硬件课程设计说明书课程设计任务书一、设计题目：基于AT89C52的PT100温度采集二、设计目的1．掌握可编程逻辑器件AT89C52的基本原理及利用开发工具Keil 4进行可编程逻辑器件设计的方法； (宋体,小四号字)2．掌握AT89C52定时器，串口中断及LCD1602显示屏显示驱动电路设计的方法；3．熟练掌握使用Altium Designer15对可编程逻辑器件AT89C52的原理图和PCB板图的设计方法；4．掌握利用Modbus通讯协议进行可编程逻辑器件AT89C52进行硬件下载和调试的方法。
三、设计任务及要求设计并实现PT100温度在采集、LCD1602显示屏进行显示和上位机组态王软件的显示。
下载芯片：AT89C52，MAX485，1．具有时、分、秒显示，24小时循环计时功能；2．具有时间校准（调时或对时）功能；四、设计时间及进度安排设计时间共两周（2005.11.7～2005.11.21）,具体安排如下表：- I -基于AT89C52的PT100温度采集- II -信息与控制工程学院硬件课程设计说明书目录课程设计任务书 (I)第一章绪论 (1)第二章PT100与AT89C52 (3)一、温度传感器发展 (3)1．传感器的概述 (3)2．传感器的分类 (3)二、PT100的简介 (4)三、AT89C52单片机 (5)1．AT89C52单片机简介 (5)2．AT89C52的工作原理： (6)第三章系统方案设计 (8)一．设计简介 (8)1温度检测与处理 (8)2模数转换 (8)3温度显示 (8)二．硬件设计 (8)1.单片机电路 (8)2.信号调理电路 (9)3.电路原理图 (10)4.PCB板图 (10)三、软件设计 (11)1．程序设计语言的选用 (11)2．软件程序的设计 (11)3．系统调试 (12)第四章实习总结 (14)参考文献 (15)- III -信息与控制工程学院硬件课程设计说明书第一章绪论智能仪表建立在微电子技术发展的基础上，超大规模集成电路的嵌入，将CPU、存储器、A/D 转换、输入/输出等功能集成在一块芯片上，甚至将PID控制组件也置入其中。
基于PT100铂热电阻的高精度测温系统的设计
时 ，最 大 非线性 偏 差小 于 ０ ． ５℃。
１ ． １ 电压 源 电路
图１ 电路 为 同 相 比例 运 算 电路 ，根据 理 想运 算放大器工作在线性 区时 的分 ，依据虚短 、虚 ０
１ 调 理 电 路 设 计
因Ｐ Ｔ １ ０ ０ 与热 电偶不 同 ，属 于无源 传感器 ， 所 以需要设计额外 的激励来产生电信号输 出。本
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基于PT100的高精度气温采集器设计
摘要：介绍了PT100的特性、温度采集器的硬件电路设计原理、采集过程及其计算方法，通过多种手段使采集器的采集精度达到了0.1℃。
设计方案已通过大量实验验证，并应用到了实际产品中。
关键词：PT100；温度采集；高精度；自动校正
0 引言
PT100温度传感器由于精度高、价格适中，在温度测量中被大量使用，目前虽然有新的精度更高的温度传感器不断问世，但是由于种种原因PT100还是无法被取代。
PT100为模拟信号温度传感器，如要做到较高精度的温度采集，只是PT100的精度高是不行的，它对采集器的依赖较高，只有配合高精度的采集器才能充分发挥其性能。
实现高精度的采集器有很多种方法，本文将介绍其中的一种。
1 PT100特性
铂电阻温度传感器是利用金属铂在周围温度变化时自身电阻值也随之改变，且其电阻值和温度值成特定函数关系而制成的温度传感器。
由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性较好等特点，铂电阻温度传感器被广泛用于中低温（-200℃～650℃）范围的温度测量中。
PT100是铂电阻温度传感器的一种，PT后的100即表示它在0℃时阻值为100Ω，在100℃时它的阻值约为138.51Ω。
它的阻值会随着温度上升而成近似匀速地增长，但它们之间的关系并不是简单的正
比关系，而更应该趋近于一条抛物线。
国际上有标准的《Pt100热电阻分度表》，表中列出了PT100在每摄氏度的电阻值。
2 硬件电路设计
由于PT100的电阻值随温度的变化而变化，即在不同的温度下PT100都有所对应的电阻值。
因此PT100测量温度的原理为：测量PT100的电阻值，根据PT100的电阻值计算出PT100所在环境的温度。
测量电阻的一般方法为：将电阻接入电源，测量电阻的电流和两端电压，根据R=U/I计算出电阻值。
电流一般采用恒流源，这样只用测量其电阻两端的电压即可计算出阻值。
2.1 需要考虑的问题
2.1.1 铂电阻温度传感器的接线方式
Pt温度传感器的接线方式有两线制、三线制和四线制。
由于热电阻随温度变化而引起电阻的变化值较小，如铂电阻Pt100在-50℃～80℃时电阻变化幅度为80.31Ω～130.9Ω。
因此，在传感器与测量仪器之间的引线过长会引起较大的测量误差，在实际应用时，通常是热电阻与仪器或放大器采用两线或四线制的接线方式。
两线制的引线电阻将对测量结果产生影响不适合高精度测量。
采用四线制可消除连线过长而引起的误差。
（1）二线制测量。
两根线既传输电源又传输信号，传感器输出的负载和电源串联在一起，电源是从外部引入的，和负载串联在一起来驱动负载。
如图1所示，R2和R3是固定电阻器，且R2=R3。
R1
为保持电桥平衡而选用的可变电阻器。
二线制接法由于没有考虑引线电阻和接触电阻，故可能产生较大的误差。
若用这种电路作温度精密测量，整个电路在使用温度范围内必须校准。
（2）四线制测量。
四线制中电源线两根，信号线两根。
电源和信号是分开工作的。
四线制测量可以消除在传感器导线中由于激励电流引起的电压降（也就是由于线阻导致的压降），这个压降在测温当中会干扰测量结果，加入线阻产生的温度，因此该方法测量精度较高。
如图2所示，R1、R2、R3和R4为引线电阻和接触电阻，且阻值相同，R1、R2是电压检测电路一侧的电阻，R3、R4是恒流源一侧电阻。
这种电路在测量电压时，漏电流很小，其中高阻抗电压计是不可缺少的部分。
测量误差主要由R1和R2的电压降引起，该误差远远小于铂电阻测温计电压降引起的误差，可忽略不计。
因为R3和R4是和恒流源串联连接，故也可忽略。
由于四线制Pt电阻可以消除导线对测量结果的影响，因此在制作高精度的测量仪器时尽量选用四线制Pt电阻。
关于电流源Pt100在0℃的阻值应为100Ω，在100℃时的阻值约为138.51Ω。
恒流源的电流值要适当，有以下两个原因：①如果恒流源的电流值过大，电流在流过Pt电阻时产生的热量会影响测试精度，根据经验电流值不能大于lmA；②如果恒流源的电流值过小，在测试时输出的信号就会很小，为使测量的信号满足AD的要求就必须加大放大电路的放大倍数，这样就加大了系统的误差。
因此，恒流源的大小、放大器的放大倍数与AD输入电压的要求要找到一个平衡点，使
电路对测量信号产生的失真降为最小。
2.1.2 关于信号调理电路与AD的影响
在信号调理电路中，恒流源电路和放大器电路的稳定性与一致性；以及AD电路的稳定性与一致性都直接影响到最终的测量结果。
如果元器件的一致性不同，在相同的温度下，每个设备的AD输出值将都不相同；而且电子元器件都存在温漂，即在不同的温度条件下工作的参数都会有所变化。
这些问题虽然可以通过软件进行校正，但是需要每台设备在出厂前进行测试后修改校正参数，比较麻烦，不适合批量生产。
使用硬件校正比较适合批量生产。
使用硬件校正可以采用精密电阻法，将精密电阻与PT100串联接入恒流源，先测量精密电阻的电压然后测量PT100的电压。
因为PT100与精密电阻串联在电路中，通过它们的电流相等，所以在它们身上产生的电压与电阻成正比。
只要知道各自的电压及精密电阻的电阻值，就可以算出PT100的电阻值。
算式为：PT100的阻值/精密电阻阻值=PT100测量的AD值/精密电阻测量的AD值，两者的AD值通过测量得知，精密电阻值已知，PT100的阻值就可以计算出来。
这样一来计算过程与恒流源的大小、放大电路的放大倍数及AD的参数都无关，只与精密电阻的精度和AD的采样精度有关。
2.1.3 采集器硬件原理设计
恒流源采用1mA，部分AD转换器中集成恒流源电路，可以直接采用，如AD7793。
传感器采用四线制PT100，以消除导线电阻所
产生的影响。
精密电阻采用精度为0.01%的100Ω低温漂精密电阻，温漂小于5ppm/℃。
放大器采用单路一级放大即可，如OP1177。
AD 转换器根据需要采用16～24位。
系统对CPU要求不高，可以根据具体情况选择。
3 温度采集过程及计算方法
PT100的电阻值=（V1/V0）*100
温度值的计算：得出PT100的电阻值后，通过查表法（参照《Pt100热电阻分度表》）获得当前电阻值所在的温度区间，然后再把该温度区间对应的电阻值进行线性化，计算出相对应的温度。
为提高系统的准确度，可以将同一时间周期内的温度值求平均数或者滑动求平均数，得出最终的温度值。
4 结语
该温度采集器用于大气温度的测量，设计的温度测量范围为-50℃～60℃，采集器精度可以达到0.1℃。
采集器具有精度高、电路简单、自动校正的特点，适合批量生产。
参考文献：
[1] CREED HUDDLESTON.智能传感器设计[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[2] 孙建民，杨清梅.传感器技术[M].北京：北京交通大学出版社，2005.。