根据PT100的温度测量系统
PT100铂热电阻温度测量系统的设计
PT100铂热电阻温度测量系统的设计作者:才智范长胜杨冬霞来源:《现代电子技术》2008年第20期摘要:温度测量系统应用广泛,涉及到各行各业的各个方面,在各种不同的领域中都占有重要的位置。
从降低开发成本、扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发,设计一种以PT100铂热电阻为温度信号采集元件、EW78E58单片机为控制核心、OCMJ4×8C液晶显示器为显示器件的温度测量系统。
该测量系统不但可以测量室内的温度,还以测量液体、种子等内的温度,在实际应用中,该系统运行稳定、可靠,电路设计简单实用。
关键词:PT100;信号采集;EW78E58;测量系统中图分类号:TP274文献标识码:B文章编号:1004373X(2008)2017203Design of PT100 Temperature Measurement SystemCAI Zhi1,FAN Changsheng2,YANG Dongxia3(1.Shandong Liaocheng Vocational and Technical College,Liaocheng,252000,China;2.Northeast Forestry University,Harbin,150040,China;3.Harbin Institute,Harbin,150086,China)Abstract: The measurement systems are applied wildly,involving various occupations and aspects.It holds the important position in the different fields.According to the principle of system running stability,security,stabilization and credibility,a kind of temperature measurement system in which using the PT100 as the temperature signal gathering part,EW78E58 as the control center,and the OCMJ4×8C (Liquid Crystal Display) as the display component are designed.Not only this measurement system may measure indoor′s temperature,but also may measure the temperature of liquid and seed.It runs stably,credibly in the practical application and the design of circuit is simple and applied.Keywords:TP100;signal gathering;EW78E58;measurement system无论在工业、农业、科学研究、国防和人们日常生活的各个方面,温度测量和控制都是极为重要的课题[1]。
《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。
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的温度测控系统的设计与仿真
基于PT100的温度测控系统的设计与仿真王青【摘要】温度测控在现代工业生产过程中起着非常关键的作用,也是设备按照预定的方案正常运行的必要条件;针对目前工业设备温度控制系统电路稳定性差、精度低、实时显示效果差等缺点,设计了基于PT100的温度测控系统;该系统采用电桥对PT100传感器输出的电信号进行采样;采用LM741设计差分放大电路消除线路阻抗引起的测量偏差;采用ADC0808逐次逼近法消除温控系统的非线性误差;采用STC高性能单片机作为主控芯片进行数据处理、并能够实时显示温度数值和具有设定上下限的功能,最后通过继电器实现对被控对象通断进行控制;系统通过Proteus软件仿真运行验证了电路设计的合理性、温度显示数据的高精度和系统正常运行的鲁棒性.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)009【总页数】5页(P47-50,56)【关键词】PT100;温度;Proteus仿真【作者】王青【作者单位】南通理工学院电气与能源工程学院,江苏南通226002【正文语种】中文【中图分类】TP230 引言温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量,通过研究发现金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的稳定性,利用铂的这种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器[1]。
金属铂电阻温度传感器精度高、稳定性好,在工业测量方面有广泛的应用。
1 PT100测温工作原理通常所说的PT100是指铂电阻温度传感器在0 ℃时对应的电阻值为100 Ω,电阻变化率为0.385 1 Ω/ ℃,PT100的分度表如表1所示。
根据电阻值和摄氏温度的具体关系,可以推算出变化电阻对应的温度值。
由于PT100是中低温区(-200~650 ℃)最常用的一种温度传感器,故环境温度下具体的电阻取值关系为。
RPT=R0[1+AT+BT2+C(T-100)T3](1)式(1)中R0为摄氏温度在0 ℃时金属铂电阻温度传感器对应的阻值,T为实时环境温度值,ABC分别表示系数值A=3.908*10-3;B=-5.775*10-7;C=-4.183*10-12,RPT为实时环境温度T对应PT100的电阻值[2]。
基于STM32的PT100温度测量
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 (2)3.2 PT100温度传感器电路 (3)3.3 1602液晶屏 (4)四、软件设计 (4)4.1 ADC程序 (4)4.2 1602LCD显示程序 (5)4.3 主程序 (5)五、性能测试 (5)六、课程设计心得 (6)参考文献 (6)附录1:系统实物图 (7)附录2:系统主要程序 (7)一、前言Cortex-M3 是 ARM 公司为要求高性(1.25DhrystoneMIPS/MHz)、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的内核。
STM32 系列产品得益于 Cortex-M3 在架构上进行的多项改进,包括提升性能的同时又提高了代码密度的 Thumb-2 指令集和大幅度提高中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器,所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。
本系统是基于 Cortex-M3 内核的 STM32 微控制器与PT100温度传感器的温度测量,在硬件方面主要有最小系统板、1602LCD 液晶屏以及PT100温度传感电路,在软件方面主要有 1602LCD 液晶屏的驱动,ADC 功能的驱动,及滤波算法设计。
整个设计过程包括电子系统的设计技术及调试技术,包括需求分析,原理图的绘制,器件采购,安装,焊接,硬件调试,软件模块编写,软件模块测试,系统整体测试等整个开发调试过程。
二、系统描述2.1综述本系统是基于 STM32微控制器所设计的多功能画板,该画板具有基本的绘画功能及画布颜色的选择,触摸屏校正等功能。
整个系统模块分为三个模块:ALIENTEK MiniSTM32开发板、液晶显示。
MiniSTM32开发板是ALIENTEK 开发的是一款迷你型的开发板,小巧而不小气,简约而不简单。
上面有芯片工作需要的资源,时钟控制电路、复位电路、JTAG 控制口以及与外围电路相连的接口。
PT100温度传感器在温度数据实时监测系统中的应用
tm p r t r e s r Th s s s e h s f a u e fh g c u a y, se d r i g a d r l b l y e e a u e s n o . i y t m a e t r s o i h a c r c t a y wo k n n e i i t . a i KEYW ORDS P 0 T1 0,t m p r t r , r a— i n t r R8 0 d l e e a u e e lt me mo i . o 0 0 mo u e
温度 是 表征 物 体冷 热程 度 的 一个 物 理 量 , 生产 是 生 活 中非 常重要 的参数 。 随着 现代 电子 技术 的发展 , 对 温度 的测控 技术 提 出了更高 的要求 。P O 铂 热 电阻 TI 0
R 、 。 固定 电阻 , 。 R 为 R 为可调 电阻 , 为 检流计 。
点。
【 键 词 】 P O ,温 度 , 实 时 监 测 ,R8 O 关 T1 O O 0模 块
中图 分 类 号 :TP 1 . 229 文 献 标 识码 :A
ABS TRACT PT 1 t m p a ur s ns r s n c m mon 00 e er t e e o i i o us n t e e ltm e e p r t e e i h r a -i t m e a ur m o t i g. h s a r ntod e h niorn T i p pe i r uc s t e p i i l ft m p r t e m e s r m e d an l z d t n l n e o h e s e e rncp e o e e a ur a u e ntan a y e hei fue c n t e m a ur m ntduet fe e ii e ho A e y t O dif r ntw rng m t d. n w s s em o t m pe a u e ole ton s f e r t r c l c i i pr s nt d n he a r Da a s ole t d h o e e e i t p pe . t i c l c e t r ugh h u e t e s of R80 s re m od e a PT 1 0 00 e is uls nd 0
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pt100的温度测量显示
基于PT100的温度测量显示
一、功能要求
利用PT100热电阻测量水温(0-100。
C),并将结果显示出来,保留一位小数。
二、PT100介绍
Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器,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。
另外,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。
1、铂热电阻阻值与温度关系
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(1+At),当温度变化1 摄氏度,Pt100 阻值近似变化0.39 欧。
2、分度表
三、原理图
四、仪用放大器原理
仪用放大器是由运放1A 、2A 按同向输入接法组成第一级差分放大电路运放3A 组成第二级差分放大电路。
在第一级电路中1v 、2v 分别加到1A 和2A 的同相端1R 和两个2R 组成的反馈网络引入了负反馈,两运放1A 、2A 的两输入端形成虚短和虚断
在仪用放大器中 常2R、3R和4R为给定值1R用可变电阻代替调节1R的值 可改变电压增益vA。
Pt100热电阻测温实验报告
的斜率代替,因此可得
5、迟滞误差
8.6675 − 0.2806 K = 95 − 50 = 0.186376 mv/℃
迟滞指正反行程中输出—输入特性曲线的不重合程度,用最大输出差值
∆max 与满量程输出������������������的百分比来表示,即
δH
=
±
1 2
·
∆������������������ ������������������
60
60
60
60
∑ ������������ = 4350 , ∑ ������������ = 268.44 , ∑ ������������������������ = 21768.3 , ∑ ������������2 = 54625
������=1
������=1
������=1
������=1
所示。
图 1 Pt100 测温模块输出-输入校准曲线
电压/mv
9.00
8.50
8.00
7.50
7.00
6.50
6.00
5.50
5.00
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
50
55
60
1正行程
1反行程
65
70
75
80
85
温度/℃
2正行程
2反行程
3正行程
90
95
0.08
95
0.08
0.18
0.19
△max
0.38
-0.54
0.39
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的温度测量系统设计
基于PT100的温度测量系统设计唐军;罗德雄;杜秀君【摘要】超声电源设计中,换能器管道温度是电源控制的重要参数之一,本设计利用精确度度极高的电阻温度检测器PT100作为温度传感器,利用OP27和可调节精密并联稳压器TL431设计了恒流源电路,并将PT100上接入恒流源电路中,利用后级的差分放大电路对PT100上的温度-电压信号进行放大,再利用高性能模数转换器ADS1110进行AD转换,转换后的数据送入单片机进行查表比对,得到了精确的温度信息.通过实验证明,本系统测量温度准确,具有高可靠性和高精度的特点.%In design of ultrasonic power supply,the temperature of transducer pipe is one of the important parameters of power control.In this paper,we designed a device for measuring temperature.Firstly,a temperature sensor with high accuracy of resistance temperature detector PT100 is used,and the constant current source circuit is designed by using the OP27 and the adjustable precision shunt regulator TL431. Secondly,the PT100 is connected to the constant current source circuit, and the differential amplifier circuit is used to amplify the temperature voltage signal on the PT100. Thirdly,high performance analog to digital converter ADS1110 is used for AD conversion.Finally,the accurate temperature information is obtained while the data of conversion into the single chip microcomputer is check with table. The experimental results show that the system has high reliability and accuracy.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P29-30,130)【关键词】温度测量;传感器;电源【作者】唐军;罗德雄;杜秀君【作者单位】宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000;宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000;宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000【正文语种】中文课题:宜宾市重点科技计划项目+宜宾市科技局+新型大功率超声电源研制+2013GY011温度是表征物体冷热程度的物理量,温度的测量是当今工业中一个基础性课题,在很多工业场合,都需要完成温度的测量。
pt100测温原理
pt100测温原理PT100是一种常用的温度传感器,它是根据铂电阻的温度特性设计的。
在工业自动化控制领域,PT100传感器被广泛应用于温度测量和控制。
本文将介绍PT100测温原理,帮助读者更好地理解PT100传感器的工作原理和应用。
PT100传感器是一种铂电阻温度传感器,其工作原理基于铂电阻的温度特性。
铂电阻的电阻值随温度的变化而变化,其温度特性可以通过铂电阻的温度系数来描述。
PT100表示铂电阻的电阻值在0摄氏度时为100欧姆,随着温度的升高或降低,铂电阻的电阻值会发生相应的变化。
根据铂电阻的温度特性,可以通过测量PT100的电阻值来确定环境的温度。
PT100传感器通常由铂电阻和外壳组成。
铂电阻被安装在传感器的外壳内部,并与外部环境接触,当外部环境温度发生变化时,铂电阻的电阻值也会随之变化。
通过测量PT100的电阻值,可以计算出外部环境的温度。
PT100传感器的精度和稳定性较高,因此被广泛应用于工业控制系统中。
PT100传感器的测温原理可以通过电阻温度检测电路来实现。
电阻温度检测电路通常由恒流源、测量电压源和测量电压采集电路组成。
恒流源用于提供稳定的电流,测量电压源用于提供稳定的电压,测量电压采集电路用于测量PT100的电阻值。
当PT100的电阻值发生变化时,测量电压采集电路会检测到相应的电压变化,并通过信号处理电路将其转换为温度数值。
在实际应用中,PT100传感器通常与工业控制系统相连接,用于测量环境的温度,并将温度数值传输给控制系统。
控制系统根据温度数值来控制温度调节装置,实现对环境温度的精确控制。
PT100传感器的高精度和稳定性,使其成为工业自动化控制系统中不可或缺的一部分。
总的来说,PT100传感器的测温原理是基于铂电阻的温度特性,通过测量PT100的电阻值来确定环境的温度。
PT100传感器通常与电阻温度检测电路相连接,用于测量环境的温度并将温度数值传输给控制系统。
其高精度和稳定性使其在工业控制领域得到广泛应用。
PT100温度传感器测量电路
PT100温度传感器测量电路温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至500℃ 范围。
整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分。
前置放大部分原理图如下:工作原理:传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式.按照 PT100 的参数,其在0℃ 到500℃ 的区间内,电阻值为 100 至280.9Ω,我们按照其串联分压的揭发,使用公式:Vcc/(PT100+3K92)* PT100 = 输出电压(mV),可以计算出其在整百℃时的输出电压,见下面的表格:单片机的 10 位 A/D 在满度量程下,最大显示为 1023 字,为了得到PT100 传感器输出电压在显示 500 字时的单片机 A/D 转换输入电压,必须对传感器的原始输出电压进行放大,计算公式为:(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压( mV/℃ ) ,(Vcc=系统供电=5V),可以得到放大倍数为10.466 。
关于放大倍数的说明:有热心的用户朋友询问,按照 (500/1023 * Vcc)/传感器两端电压不能得到 10.466 的结果,而是得到 11.635的结果。
实际上,500 个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的,自然得到的数字仅仅为 450 个字,因此,公式中的500℃ 在实际计算时的取值是 450 而不是 500 。
450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。
其实,计算的方法有多种,关键是要按照传感器的mV/℃ 为依据而不是以被测温度值为依据,我们看看加上非线性校正系数:10.47*1.1117=11.639499 ,这样,热心朋友的计算结果就吻合了。
【免费下载】Pt1000热电阻温度测量
1+ R5 u0 7 R4 ui
R6 R5 // R4
取 R5 6k, R4 1k, R6 860 。输出电压变化范围大致是0~5V。
由于ADC的转换精度为10,故当输入电压为5V时,其采样值为1023,根据电桥平衡原理, 可得到以下公式:
5V N U ( Rt 1 )
阻接成电桥。当温度变化时,使得运算放大器的同相输入端的电位发生变化,经过运算放 大器放大之后输入到Atmega16单片机进行AD转换。由于单片机采用5V电压作为ADC的参 考电源,而电桥在温度变化为0~100°C时,输出电压范围为0~0.7V,所以确定运算放大 电路的放大倍数为7,以获得最佳的测量结果。运算放大电路的电阻按以下公式确定:
图 2 ULN2003 内部结构图
反电动势的二极管。ULN2003 的输出端允许通过 IC 电流 200mA,饱和压降 VCE 约 1V 左右,耐压 BVCEO 约为 36V。采用集电极开路输出,输出电流大,故可以直接驱动继电 器或固体继电器(SSR)等外接控制器件,也可直接驱动低压灯泡,共可以驱动 7 路,减少了 电路板的连线数量,成本较低,广泛应用于各种工控板,其驱动原理如图 3 所示。
……
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电,力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资,配料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各在验类最;管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下,安与要全过加,度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高,术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装,工置合作调理并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确:指灵在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理在组;事在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故,资障强料时电、,回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检,卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。
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前言传感器技术在信息采集、信息传输和信息处理中,属于前沿尖端产品,尤其是温度传感器技术,在各个领域广泛应用,比如在工农业生产中需要实时测量温度等等。
因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。
本文利用单片机结合温度传感器技术而开发设计了这一温度测量系统。
文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合,详细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度,以及实现热电转换的原理过程。
本设计应用性比较强,设计系统可以作为温度测量显示系统,如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、生产温度监控系统等等。
本课题主要任务是完成环境性强等优点。
课程设计任务本设计系统包括温度传感器,信号放大电路,A/D转换模块,时钟模块,数据处理与控制模块,温度、时间显示模块六个部分。
文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。
整个系统的核心是进行温度测量与显示,完成了课题所有要求。
摘要: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8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 DS1302Abstract: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 DS1302一方案设计与论证1.1 传感器的选择由于本设计的任务是要求测量的范围为0℃~100℃,测量的分辨率为±0.1℃,综合价格以及后续的电路,决定采用线性度相对较好的PT100作为本课题的温度传感器,具体的型号为WZP型铂电阻,该传感器的测温范围从-200℃~+650℃。
具体在0℃~100℃的分度特性表见附录A所示。
1.1.1 PT100温度传感器原理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。
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。
主要技术指标:1. 测温范围:-200℃~650℃;2. 测温精度:0.1℃;3. 稳定性:0.1℃。
PT100温度传感器测量范围广:-200℃~+650℃,偏差小,响应时间短,还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点,其得到了广泛的应用,本设计采用PT100作为温度传感器。
采取方案:设计一个恒流源通过PT100热电阻,通过检测PT100上的电压的变化来换算出温度。
1.2系统的工作原理测温的模拟电路是把当前PT100热电阻传感器的电阻值,转换为容易测量的电压值,经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号后传给单片机AT89S51,单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值,并将数据送出到数码管进行显示。
另外,外接一个时钟芯片DS1302产生时钟信号送入到单片机中进行处理控制,并将时间显示出来,以实现温度的实时监控。
图1.2.1系统结构框图二硬件设计2.1 PT100传感器方案设计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。
采用Pt100 测量温度一般有两种方案:方案一:设计一个恒流源通过Pt100 热电阻,通过检测Pt100 上电压的变化来换算出温度。
方案二:采用惠斯顿电桥,电桥的四个电阻中三个是恒定的,另一个用Pt100 热电阻,当Pt100电阻值变化时,测试端产生一个电势差,由此电势差换算出温度。
两种方案的区别只在于信号获取电路的不同,其原理上基本一致。
2.2 信号调理电路调理电路的作用是将来自于现场传感器的信号变换成前向通道中A/D转换器能识别的信号,作为本系统,由于温度传感器是热电阻PT100,因此调理电路完成的是怎样将与温度有关的电阻信号变换成能被A/D转换器接受的电压信号。
2.3 恒流源电路(线性稳压电源)的设计系统设计的恒流源电路见下图,稳定输出5v电压。
图2.3.1恒流源电路2.4 放大电路的设计信号放大电路,就是把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。
模拟传感器可测量很多物理量,如温度、压力、光强等,但由于传感器信号不能直接转换为数字数据,这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化,因此,在变换为数字信号之前必须进行放大,缓冲或定标模拟信号等,使其适合于模/数转换器(ADC)的输入。
然后,ADC对模拟信号进行数字化,并把数字信号送到MCU或其他数字器件,以便用于系统的数据处理。
该测温系统这部分电路的主要作用是用热电阻PT100配合电流源采集当前的温度并将其转换为电压信号,放大电路将这个微小的电压信号转换为可以输入A/D转换器的合适电压值。
具体组成电路如图2.4.1所示。
图2.4.1信号放大电路根据运放的“虚短”、“虚断”作用,结果将微小的电压信号放大转换为可以输入A/D转换器的合适电压值2.5 A/D模数转换模块ADC0809A/D模数转换器ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,它由8路模拟开关,地址锁存与译码器,比较器,8位开关数型A/D转换器,逐次逼近寄存器,逻辑控制和定时电路组成。
首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动A/D转换,之后EOC输入信号变低,指示转换正在进行,直到A/D转换完成,EOC变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断请求。
转换结果的数字量输入到数据总线上,传送给单片机进行处理。
图2.5.1ADC0809CCN2.6 DS1302时钟电路设计DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
DS1302是DS1202的升级产品,与DS1202兼容,但增加了主电源/后背电源双电源引脚,同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
本设计中采用DS1302时钟芯片产生时钟信号,通过单片机进行处理控制,并显示出实时的时间,可以用于对温度进行实时的数据采集。
1. 引脚功能及结构DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源,VCC2为主电源。
在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1+0.2V时,Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时,DS1302由Vcc1供电。
X1和X2是振荡源,外接32.768kHz晶振。
RST是复位/片选线,通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能:首先,RST接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当RST为高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RST置为低电平,则会终止此次数据传送,I/O引脚变为高阻态。
上电运行时,在Vcc≥2.5V之前,RST必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平。
I/O 为串行数据输入输出端(双向),后面有详细说明。
SCLK始终是输入端。
DS1302的引脚功能图如图2-7所示。
图2.6.1 DS1302引脚图2. DS1302的控制字节DS1302 的控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中,位6如果为逻辑0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址输入或输出。
最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作,为1表示进行读操作,控制字节总是从最低位开始输出。
3. 数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。
同样,在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据,读出数据时从低位0位到高位7。
4. DS1302的寄存器DS1302有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式。
此外,DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。
时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。
DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元,共31个,每个单元组态为一个8位的字节,其命令控制字为C0H~FDH,其中奇数为读操作,偶数为写操作;另一类为突发方式下的RAM寄存器,此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节,命令控制字为 FEH(写)和FFH(读)。
5.DS1302与单片机的连接DS1302与CPU的连接需要三条线,即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。
这三条线分别接到CPU的I/O线上。
图2.6.2 DS1302与CPU的连接2.7 单片机简介及控制电路89C51单片机简介:与MCS-51兼容,4K字节可编程闪烁存储器,寿命:1000写/擦循环,数据保留时间:十年。
•全静态工作:0Hz-24Hz•三级程序存储器锁定•128*8位内部RAM•32可编程I/O线•两个16位定时器/计数器•5个中断源•可编程串行通道•低功耗的闲置和掉电模式•片内振荡器和时钟电路89C51单片机引脚图89C51引脚功能介绍●VCC:供电电压●GND:接地●P0口:P0口为一个8位漏极开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。