基于恒流源驱动的热电阻测温电路系统的设计与研究

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热敏电阻温度计设计实验报告

热敏电阻温度计设计实验报告

热敏电阻温度计设计实验报告热敏电阻温度计设计实验报告引言:温度是我们日常生活中非常重要的一个物理量,它直接影响着我们的生活质量和健康状况。

因此,准确测量温度是科学研究和工程应用中的一个重要问题。

本文将介绍热敏电阻温度计的设计实验,通过实验验证其温度测量的准确性和稳定性。

一、热敏电阻的原理热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的电阻元件。

其工作原理是基于材料的温度系数,即温度变化会导致材料电阻值的变化。

常见的热敏电阻材料有铂、镍、铜等。

在本实验中,我们选用了铂作为热敏电阻材料。

二、实验装置本实验使用了以下装置和元件:1. 热敏电阻:选用了铂热敏电阻,具有较高的灵敏度和稳定性。

2. 恒流源:为了保证热敏电阻上的电流恒定,我们使用了一个恒流源。

3. 电压表:用于测量热敏电阻两端的电压。

4. 温度控制装置:通过控制加热电流的大小,来控制热敏电阻的温度。

三、实验步骤1. 将热敏电阻连接到恒流源上,并将电压表连接到热敏电阻的两端。

2. 打开恒流源,并调整电流大小,使热敏电阻上的电流保持恒定。

3. 打开温度控制装置,并设置所需的温度。

4. 等待一段时间,直到热敏电阻的温度稳定下来。

5. 使用电压表测量热敏电阻两端的电压,并记录下来。

6. 将温度控制装置的温度调整到其他值,重复步骤4和5。

7. 根据测量结果绘制出热敏电阻的电阻-温度曲线。

四、实验结果与分析根据实验数据,我们绘制了热敏电阻的电阻-温度曲线。

从曲线可以看出,热敏电阻的电阻值随温度的升高而增加。

这符合热敏电阻的特性。

在实验中,我们还发现热敏电阻的灵敏度较高,即单位温度变化引起的电阻变化较大。

这使得热敏电阻在温度测量领域有着广泛的应用。

此外,我们还测试了热敏电阻的稳定性。

通过多次测量同一温度下的电压值,我们发现其变化范围较小,表明热敏电阻具有较好的稳定性。

五、实验误差分析在实验过程中,可能存在一些误差来源,如电流源的漂移、电压表的测量误差等。

这些误差可能会对实验结果产生一定的影响。

基于恒流源的测温电路设计

基于恒流源的测温电路设计

基于恒流源的测温电路设计摘要本文简要介绍了温度传感器测量温度的方法以及铂电阻Pt100的特性,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,采用恒流源测温的方法,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。

本设计采用了四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,使测温精度在0℃~100℃范围内达到±0.1℃。

本设计采用A T89S51单片机,ADC0801模数转换器,OP07运算放大器,铂电阻Pt100以及恒流源产生电路和4个数码管组成系统,通过Keil C51软件编写了相应的软件程序,并在Protues软件上绘制电路原理图并仿真,使其实现温度的测量并显示。

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,温度测量,单片机Design of temperature measuring circuit based on constant currentsourceElectronic information science and technology 11-2 ZhangYu-MingSupervisor HuoHuAbstractThis paper describes the method for measuring temperature based on temperature characteristics and characteristic of a Pt100 platinum resistance sensors. it elaborated temperature measurement system design based on Pt100. In this design, we using a Pt100 platinum resistance temperature sensor, using a constant current source method,controlled by the microcontroller, collect temperature signal acquisition by amplifier, A / D converter.This design adopts four wire platinum resistance temperature measurement circuit, through the design of the circuit, reduces the measuring circuit and Pt100’s own error, the temperature measurement accuracy within the range of 0 ℃ ~ 100 ℃ to + / - 0.1 ℃ .This design USES A T89S51, ADC0801 AD converter, OP07 amplifier, Pt100 platinum resistance and constant current source circuit and four digital compose system,the software program is written by Keil C51, and the schematic diagram of the circuit is drawn on the Protues, the realization of temperature measurement and display. The characteristics of the system is: use of simple, measuring accuracy, stable and reliable, large measuring range, wide using field.Key words:Pt100,T emperature measurement ,microcontroller,1绪论 (4)1.1温度传感器的发展 (4)1.1.1模拟式温度传感器 (6)1.1.2数字式温度传感器 (6)1.1.3.逻辑输出温度传感器 (6)1.2温度传感器的应用方法 (6)1.2.1.接触式温度传感器 (6)1.2.2.非接触式温度传感器 (7)2基于Pt100的温度计设计 (8)2.1Pt100铂热电阻 (8)2.2Pt100的接线方式 (9)2.3读取Pt100温度值的方法 (11)2.4系统功能定义及设计思路 (12)2.5系统硬件工作原理 (12)2.5.1单片机模块电路与A/D转换电路 (12)2.5.2温度测量电路 (14)2.5.3恒流源电路 (14)2.5.4放大电路与调理电路 (16)2.5.5温度显示电路 (16)2.5系统软件开发流程 (17)3电路仿真的设计与分析 (19)4结论 (20)5致谢 (21)参考文献 (22)附录A (24)温度是表征物体冷热程度的物理量,在工业生产、生活应用和科学研究中是一个非常重要的参数[1]。

电子电路设计实验热电阻温度测量系统的设计与实现

电子电路设计实验热电阻温度测量系统的设计与实现

北京邮电大学电子电路综合设计试验课题名称:热电阻温度测量系统旳设计与实现索引一、概要................................................................................... 错误!未定义书签。

二、设计任务规定................................................................. 错误!未定义书签。

三、设计思绪与总体构造图 (4)四、分块电路和总体电路旳设计...................................... 错误!未定义书签。

1、温度传感器电路设计 (4)2、集成三运放差分设计 (5)3、滤波器电路设计 (6)4、A/D转换与显示电路设计 (7)五、功能阐明 (9)六、实际测试数据 (9)七、所用元器件及测试仪表清单 (11)八、故障及问题分析 (11)九、试验总结与结论 (11)十、原理图及PCB板图 (12)十一、参照文献 (13)一、概要1.1、课题名称热电阻温度测量系统旳设计与实现1.2、汇报摘要为了实现运用热敏电阻测量系统温度,设计试验电路。

运用热电阻Pt100为温度测量单元,系统重要包括传感电路、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和显示电路五个单元构成。

通过包括热敏电阻旳电桥电路实现温度信号向电信号旳转换,运用三运放差分电路实现放大差模信号克制共模信号并通过二极管显示二进制数来显示温度值。

此电路可以定量旳显示出温度旳与A/D转换器输入电压旳关系,再通过量化就可以实现温度测量旳功能。

汇报中首先给出设计目旳和电路功能分析,然后讨论各级电路详细设计和原理图,最终总结本次试验并给出了电路图。

1.3、关键字测量温度热敏电阻差分放大低通滤波 A/D转换二、设计任务规定(1)理解掌握热电阻旳特性和使用措施。

(2)理解数模转换电路旳设计和实现措施。

热电阻测温及其保护电路设计

热电阻测温及其保护电路设计

目前,热电阻和热电偶是工业生产过程自动化最常用的两种温度传感器。

热电阻由于在测量的灵敏度、线性度等诸多方面均优于热电偶,因此,在中低温区得到了更广泛的应用。

传统的不平衡电桥作为电阻温度变送器(如铜热电阻、铂热电阻等)的测量电路,在温度测量和控制中起着极其重要的作用。

这种电路也经常作为单片机的一种前向通道接口使用,进而构成智能化测量控制仪表,但是,不平衡电桥中存在的非线性特性一直是人们需要彻底解决的问题。

除此之外,在设计中,还要考虑自热温升、引线电阻、零点迁移等因素。

对于热电阻的测量,人们进行了大量的研究,也发表了很多的文章,在对这些成果进行借鉴的基础上,本文提出了一种新型的热电阻测量电路,具有通用性强、测量精度高、电路简单等特点。

2 电桥非线性分析电桥是在工业测量过程中进行电阻—电压转换的常用电路,具有结构简单及良好的动态品质。

但存在的问题是桥臂电阻和电桥输出电压之间的非线性。

产生ΔR的变化时,电桥输出电压变化为:如图2—1所示,在桥臂电阻R2显然,上式的分母项是产生非线性的根本原因。

而该分母项的产生,其原因是当R2发生变化时,该侧桥臂上的电流也相应的发生变化。

如果保证该侧电流恒定,那么,电压与电阻的关系就是线性的。

基于这种思路,作者利用恒流源设计了热电阻测量电路,下一部分将进行重点说明。

3 热电阻测量电路设计与分析在图3—1中左侧为恒流源电路,为了便于说明,将其分离出来如图3—2所示。

通过反馈网络对取样电阻上的电压取样,然后,与基准电压比较,得到一个误差,将此误差用放大器放大后去控制调整管,改变调整管c-e之间的电压降,达到恒流的目的。

R S 为取样电阻,当电流I流过RS时,RS上压降为VRS,有:V RS =I×RS(3—1)VRS 与I成正比。

当I变化时VRS一定朝着相同的方向变化。

有:VP =VREF (3-2)V N =VRS(3—3)其中,VP为比较放大器的同相输入端电压,VN为反相端输入电压。

压控精密恒流源驱动的高精度热敏电阻测温系统

压控精密恒流源驱动的高精度热敏电阻测温系统

压控精密恒流源驱动的高精度热敏电阻测温系统赵学亮;魏光华;李康【摘要】针对野外水工环地质调查低功耗、快速、高精度测温的要求,研制了一种采用压控恒流源驱动的精密热敏电阻测温系统。

系统以 MSP430F5438处理器为主控芯片,通过单片机片上12位高精度模数转换模块,对经由低功耗单电源压控精密恒流源驱动的热敏电阻进行采集转换,并辅以最小二乘法对热敏电阻进行非线性校正,实现温度的高精度测量。

试验结果表明:在-10~50℃,系统测量精度达到±0.02℃,并且具备低功耗、集成度高和可靠性强等优点。

【期刊名称】《河南科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】4页(P44-47)【关键词】温度;热敏电阻;恒流源;MSP430;最小二乘法【作者】赵学亮;魏光华;李康【作者单位】中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定 071051;中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定 071051;中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定 071051【正文语种】中文【中图分类】TP274高精度的温度测量广泛应用于水文地质调查领域,在保证获得被测物精准温度的同时,需要通过温度对其他被测参数指标进行补偿和校正,确保水文地质调查数据的准确性和可靠性。

温度的测量一般采用温度传感器,目前,应用较多的温度传感器有数字式温度传感器、电流式温度传感器、热电偶温度传感器和热敏电阻温度传感器等。

其中,数字式温度传感器和电流式温度传感器体积较大,难以集成应用,主要用于对体积要求不大和分布式测温的场合。

热电偶温度传感器主要应用于高温测量的场合,且需要补偿导线以修正参考温度。

而热敏电阻则以其灵敏度高、体积小、电阻值大等优点被广泛地集成到电极传感器中,用于温度的测量以及对电极参数进行实时温度补偿。

当前,热敏电阻的测量方式主要包括恒压式和恒流源式[1]。

其中,恒压式测量方法存在桥臂匹配电阻温度漂移问题,测量精度较低[2]。

基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统设计

基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统设计

基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统设计摘要:本系统由TL431精密基准电压,NTC热敏电阻(MF-55)的温度采集,A/D和D/A转换,单片机STC89C51为核心的最小控制系统,LCD1602的显示电路等构成。

温度值的线性转换通过软件的插值方法实现。

该系统能够测量范围为0~100℃,测量精度±1℃,并且能够记录24小时内每间隔30分钟温度值,并能够回调选定时刻的温度值,能计算并实时显示24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差,且有越限报警功能。

由于采用两个水泥电阻作为控温元件,更有效的增加了温度控制功能。

关键词: NTC TL431 温度线性转换Abstract: The system is composed of TL431 as precise voltage,the temperature acauisition circuit with NTC thermistors (MF-55), the transform circuit of A/D andD/A, the core of the minimum control system with STC89C51, 1the display circuit usingLCD1602, etc. Get the temperature of the linear transformation by the software method. The range of the measure system is 0 ~ 100 ℃, measurement accuracy +1 ℃.It can record 24 hours of each interval temperature by per 30 minutes selected of temperature.The time can be calculated and real-time display within 24 hours of the average temperature, maximum temperature and minimum temperature, maximum value, and each temperature sensor has more all the way limit alarm function. Due to the two cement resistance as temperature control components, the more effective increase the temperature control function.Keyword: NTC TL431 temperature linear conversion目录1方案设计与论证 (3)1.1 整体设计方案比较和选择 (3)2 系统设计 (5)2.1 总体设计 (5)2.2各单元模块功能介绍及电路设计 (5)2.2.1 学习板电路 (5)2.2.2测温通道电路 (7)2.2.3 模数转换电路 (8)2.3 特殊器件的介绍 (8)3 软件设计 (9)3.1 软件流程图 (9)3.2 线性转换处理--线性插值 (10)4 系统测试 (11)4.1测试方法 (11)4.2 测试结果 (12)4.3结果分析 (14)5 结论 (14)参考文献 (14)附录: (15)附1:元器件明细表 (15)附2:仪器设备清单 (15)附3:电路图图纸 (16)附4:程序清单 (17)1方案设计与论证1.1 整体设计方案比较和选择温度测量和控制系统,基于NTC热敏电阻的特性进行设计。

热电阻温度测量电路的研究

热电阻温度测量电路的研究

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图 3 1四线制 测溢 电路 -
图 32 二线 制 测温 电路 -

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维普资讯
中国科技信息 20 年 第 1 期 08 6
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极 灯被 点亮之前 ,影射到激励 电感线圈上 得电阻不能认 为是开路 ,而是一个较小的
数值。正是 由于无极灯在点火阶段的影射 电阻 R 比 较 小 ,通 过 式 () 以 看 出 ,点 9可 火 电压也大大下降 ,从而增大 了无极灯点 火的难度。 为此 , 在无极灯中采用两个激励
的功率 。因而在点火阶段 ,激励电感磁芯 中 的磁 感 应 强度 最 大 ,但 决 定 磁 芯 温 度 高 低 的主要 因素是无极灯稳定工作时激励电 感磁芯中的磁感应强度。为 了避免激励 电 感磁芯饱和 , 防止磁芯过热 , 应该限定激励 线 圈磁芯中的磁感应 强度。为 了增强无极
响。恒 流源必须保证 电流稳定不变 ,而 且 其值的精 确度应 该和测量精确 度相 适应。 两种接法都必须从热电阻感温体的根 部 引 出 ,不能 从热 电阻的 接线 端 子上 分 出。因为从感温体到接线端子之问的导线


导线沿途的环境温度而变的 ,环境温度并 非处处相同 ,且 又变化莫测。
1 .引言
工业用热电阻安装在生产现场 , 而其测 温电路板安装在控制室 , 其间的引线很长, 如 果仅用两根导线接在热 电阻两端 , 导线本 身 的阻值势必和热电阻的阻值 串联在一起 , 造 成测量误差。 如果每根导线的阻值是r测量 , 结果 中必然含有绝对误差 2 。尤其令人遗 r 憾的是, 这个误差很难修正 , 因为r 的值是随

热电阻测温仪检测电路课程设计

热电阻测温仪检测电路课程设计

热电阻测温仪检测电路课程设计热电阻测温仪是一种常见的温度测量设备,利用热电阻的电阻与温度之间的关系来实现温度的测量。

它具有简单、精度高、响应快等优点,广泛应用于工业、科研、医疗等领域。

本课程设计旨在设计一个基于热电阻测温仪的温度检测电路,并结合相关理论知识进行实验验证。

一、设计目标和原理设计目标:设计一个精度高、稳定可靠的温度检测电路,能够测量介于-50~150°C范围内的温度,并能够实时显示温度数值。

原理介绍:热电阻测温仪原理是基于热电阻元件的电阻与温度之间的关系。

常见的热电阻元件有铂电阻(PT100、PT1000)、镍电阻(Ni100、Ni1000)等,根据不同材料的特性,构造相应的测温电路。

二、硬件设计1.选择热电阻元件:根据设计要求选择合适的热电阻元件,如PT100。

2.连接方式:将热电阻元件与电路板连接,通常使用3线或4线制连接。

其中3线制只需两根导线来接电阻元件,电阻线与导线线头焊接;4线制需要四根导线,两根用来接电阻元件,另外两根用来进行电流的测量。

3.扩散电阻:由于热电阻元件尺寸较小,为增加灵敏度,并消除受周围温度影响,可以使用金属盖片等进行扩散,使得热电阻元件能够更好地感应温度。

4.制作电路板:根据电路设计,制作相应的电路板。

三、电路设计1. PT100测温电路设计:选用PT100作为测温元件。

将PT100连接至电路板上,通过电流源(如电阻)提供恒定的电流,测量电阻两端电压,进而计算出温度数值。

2.信号放大电路设计:由于PT100的电阻变化很小,为了提高检测精度,需要设计相应的信号放大电路对电压进行放大。

3.温度传感器接口设计:为了方便与其他设备的连接,设计一个温度传感器接口,以便输出温度信号。

四、软件编程1.采集和处理温度数据:利用单片机或其他开发板,编写相应的程序对温度信号进行采集和处理,包括滤波、线性化、单位换算等操作。

2.数字显示:将处理后的温度数值通过数字显示模块进行实时显示。

基于Pt100铂热电阻测温系统设计

基于Pt100铂热电阻测温系统设计

1引言温度是工业生产中重要的控制对象,温度测量广泛应用于工业生产等场合中,因此研究温度的测量方法与相关装置具有重要意义㊂Pt100是热电阻型温度传感器,主要特点是测量精度高,性能稳定[1]㊂其随外界温度的变化而自身的阻值也相应发生改变,它可测温度范围为-200ʎC~650ʎC ,相应的阻值变化范围大致在15ohm~335ohm 之间㊂Pt100电阻与温度变化的关系式为[2][3]:R t =R 0[1+A T+BT 2+C (t -100)T 3](1)式(1)中R 0为0ʎC 下Pt100的电阻值,T 为摄氏温度,A=3.9083ˑ10-3,B=-5.775ˑ10-7,C=-4.183ˑ10-12(t<0ʎC),C=0(t ȡ0ʎC )㊂本系统测温范围为0~120ʎC ,此范围内,电阻与温度变化呈现出较好的线性度,可将电阻值与温度的函数关系式简化为:R t =R 0(1+AT )(2)2系统设计与工作原理本测量系统利用Pt100的性能特点,设计采用1mA 恒流源激励铂电阻Pt100,产生的电压信号经过仪表放大器对激励后的信号进行放大,再通过MAX197进行A/D 转换,AT89S52单片机将采集到的数据通过RS232接口传输至上位机,上位机软件完成数据处理与显示㊂系统总体框图如图1所示㊂图1系统总体框图Fig.1The overall block diagram of the system3系统硬件设计3.11mA 恒流源设计1mA 恒流源设计如图2所示㊂采用2.5V 电压基准源㊁仪表放大器AD620和运放OPA703完成恒流源电路设计㊂基于Pt100铂热电阻测温系统设计阮承治(武夷学院机电工程学院,福建武夷山354300)摘要:在工业生产中,研究温度的测量方法与相关装置具有重要意义㊂本文介绍了恒流源激励下的Pt100温度测量系统㊂采用仪表放大器对激励获得的信号进行放大,并通过MAX197进行A/D 转换,单片机AT89S52将采集到的数据通过RS232接口传输至上位机,上位机完成数据处理与温度显示㊂实验结果表明,此设计简单,实用可行㊂关键词:Pt100;恒流源;MAX197;AT89S52中图分类号:S932.9文献标识码:A文章编号:1674-2109(2014)02-0062-04收稿日期:2014-01-17作者简介:阮承治(1984-),男,汉族,助教,主要研究方向:电子信息㊂AD620是业内一款应用比较广泛的仪表放大器,具有高共模抑制比㊁增益精密等特点,当用于小信号放大处理时,仅需在其1㊁8两管脚间跨接一只1%(或更精密)的电阻RG ,就可以设置放大倍数,放大倍数计算公式为[4][5]:V OUT -V REF =G (V IN+-V IN-)(3)G=49.4k 赘/R G +1(4)在图2中AD620的1㊁8管脚悬空,其2脚接地,故放大增益G1=1,即:V OUT -V REF =V IN+-V IN-=V IN+(5)在OPA703构成的电压跟随器中,V REF =V P =V N ,其中V P ㊁V N 为OPA703同相端和反相端输入管脚㊂因此电阻R 004上通过的电流为I L =(V OUT -V P )/R 004=(V OUT -V REF )/R 004=V IN+/R 004㊂V IN+接2.5V 电压源基准,R 004电阻选取1%精度㊁阻值2.49k ,即可实现I 0=1.004mA 的电流输出㊂3.2AD620放大器部分采用1mA 恒流源激励Pt100铂电阻后产生的信号仍比较小,直接进入模数转换器偏差会比较大[6]㊂本设计中将激励后的信号通过另一只AD620放大10倍,再进入A/D 转换㊂根据公式(3)(4),在其1㊁8管脚间跨接一只5.49k ㊁精度1%的电阻,即可设置增益G 2=10㊂3.3MAX197应用电路设计MAX197是MAXIMUM 公司推出的一款多电压输入范围(ʃ10V ㊁ʃ5V ㊁0V ~10V ㊁0V ~+5V),八通道的12位A/D 器件㊂A/D 转换时间6us ,采样率100ksps ,2种节电模式,内外采样模式㊁内外时钟可选㊁内外参考电压㊂片内具有内部控制字,工作时可通过改变控制字便可改变其工作状态[7]㊂选用AT89S52单片机与MAX197联接,硬件接口如图3所示:图3中使用单片机的P0.0~P0.7与MAX197D0~图2系统1mA 精密恒流源Fig.2Precision 1mA current source of thesystem图3MAX197与单片机间的硬件接口Fig.3Hardware interface between the microcontrollerMAX197阮承治:基于Pt100铂热电阻测温系统设计•63•武夷学院学报2014年第2期D7(D[11:8]与D[3:0]复用)相连,P2[1]与HBEN 管脚相连,作为D [11:8]与D [3:0]的复用选择;P2.2与MAX197的片选管脚CS#相连,读/写信号直接与MAX197相连接;MAX197的SHDN#管脚为该器件的关断器件的信号,低有效,此管脚作拉高处理㊂该器件使用内部4.096V 电压基准㊂MAX197片内带控制字如表1所示㊂PD1㊁PD0为单板模式选择位,MAX197工作时,该PD [1:0]值为01,此模式为正常工作,且使用内部时钟;ACQMOD 为采样控制模式,0为内部控制模式(6个时钟周期完成采样),1为外部控制模式,本系统此值固定设置为0;RNG ㊁BIP 为极性与量程控制,BIP 为0选择单极性㊁1选择双极性,RNG 为0选择0~5V ㊁为1时选择0~10V 量程,本系统中此值固定为00,0~+5V ,4.096V电压基准下,器件分辨率为1mV ;A[2:0]为量程选择,系统固定从CH0采集模拟信号,因此固定为000㊂表1MAX197片内控制字Table1MAX197chip control word4系统软件设计4.1单片机软件设计如图3所示AD620放大10倍后的信号输入进MAX197的通道CH0,单片机完成对器件MAX197的控制和读/写数据㊂单片机软件设计流程如图4所示:图4单片机软件设计流程图Fig.4MCU software design flow4.2上位机软件设计上位机软件完成数据处理与温度显示㊂上位机软件设计流程如图5所示:图5上位机软件设计流程图Fig.5PC software design flow如图5所示,上位机从RS232接口接收数据DA -TA ,软件完成对数据的三点中值滤波,并将十二位数据转换为十进制数据(DATA)10㊂由本文前面章节描述,(DATA)10与温度T 的关系为:(DATA)10=GI 0R 0(1+AT)(6)其中G 为3.2节中AD620的放大倍数,G=10;I 0为3.1节中恒流源的电流值,I 0=1.004ˑ10-3A ;R 0(1+AT)为章节1中介绍的铂电阻电阻值与温度的函数关系式,R 0=100ohm ,A=3.9083ˑ10-3㊂由式(5)可得出温度与(DATA)10关系为:T=((DATA)10/AGI 0R 0)-(1/A)(7)软件根据式(7)计算出温度值T ,单位为摄氏度㊂最后完成温度的上位机显示㊂5结论本文介绍了恒流源激励下的Pt100温度采集系统㊂采用1mA 恒流源对Pt100进行激励以得到电压信号,通过AD620进行放大,MAX197进行A/D 转换,单片机完成对MAX197的控制和数据的RS232接口传输,上位机完成数据处理与温度显示㊂实验证明,该系统具有测量精度高㊁设计简便等特点㊂D7(MSB)D6D5D4D3D2D1D0(LSB)PD1PD0ACQMOD RNG BIPA2A1A0•64•A Design of Temperature MeasurementSystem Based on Pt100ResistanceRUAN Chengzhi(School of Mechanical and Electrical Engineering,WuYi University,Wuyishan,Fujian 354300)Abstract:In industrial production,Methods of measuring the temperature and related devices have important significance.This paperdescribes the current source excitation Pt100temperature measurement system.This system uses instrumentation amplifier to amplify the signal received incentives,and A /D conversion by MAX197,microcontroller AT89S52transmits the collected data into PC by RS232,thePC for data processing and temperature display.Experimental results show that this design is simple,practical and feasible.Key words:Pt100;constant current source;MAX197;AT89S52参考文献:[1]才智,范长胜,杨冬霞.PT100铂热电阻温度测量系统的设计[J].现代电子技术,2008,283(20):172-174.[2]孙芝雨,伍先达,周思林.高精度温度测量系统设计[J].自动化与仪表,2006,(1):30-32.[3]李芸婷,万振凯.Ptl00温度传感器数据实时采集系统[J].仪器仪表用户,2007,14(5):24-26.[4]李建新.基于恒流源的电阻测量[J].现代电子技术,2004,186(19):89-90.[5]何忠蛟.基于AD620芯片的心跳速率检测[J].科技信息,2007,(2):49.[6]董善许.基于仪表放大器AD620的指针检流计[J].仪器仪表用户,2011,18(1):11-13.[7]张承学,张翌晖.虚拟仪器中基于MAX197的智能卡研制[J].电力自动化设备.2002,22(7):44-46.阮承治:基于Pt100铂热电阻测温系统设计•65•。

五、热电阻测温系统设计

五、热电阻测温系统设计

热电阻测温系统设计一、方案设计 1、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。

此方案由测温电路,电压放大电路,A/D 转换电路及LCD 显示电路组成,图1 方案一原理方框图2、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。

图2方案二原理图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。

但是,方案一采用单片机实验电路比较复杂,测量麻烦,故本次设计我们采取方案二。

温度采集 信号调理 D A 转换 单片机 显示电源 温度 铂热电阻放大 电路 稳压 电路 结果二、传感器工作原理与热电偶的测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。

因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。

目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

下面以铂电阻温度传感器为例: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。

金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即()[]010t t Rt Rt -+=α (1)式中,Rt 为温度t 时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值α为温度系数。

半导体热敏电阻的阻值和温度关系为:t e Rt B A = (2) 式中Rt 为温度为t 时的阻值;A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。

相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。

金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测 量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。

基于 Pt100铂热电阻测温系统设计

基于 Pt100铂热电阻测温系统设计
R = R 0 ( 1 + ) ( 2 ) 3 _ 1 1 mA恒 流 源设计
3 系 统 硬 件 设 计
l m A恒 流 源设计 如 图 2所示 。采 用 2 . ห้องสมุดไป่ตู้ V电压 基准
收 稿 日期 : 2 0 1 4 - 0 1 — 1 7
源、 仪表 放 大器 A D 6 2 0和 运放 O P A 7 0 3完 成 恒流 源 电
路设 计 。
作者 简介 : 阮 承治 ( 1 9 8 4 -) , 男, 汉族 , 助教, 主要 研究方 向: 电子 信 息 。
阮承治 : 基于 P t l O 0铂热 电阻测温系统设计
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在 1 5 o h m- 3 3 5 o h m 之 间 。P t l 0 0电阻 与 温度 变 化 的关
系式为[ 2 1 3 1 :
2 系统 设 计 与 工 作 原 理
本 测 量 系统 利 用 P t l 0 0的性 能 特 点 ,设 计 采 用
l m A恒 流 源激励 铂 电 阻 P t l 0 0 ,产生 的 电压信 号经 过 仪 表 放 大 器 对 激 励 后 的 信 号 进 行 放 大 , 再 通 过 MA X1 9 7进行 A / D转 换 , A T 8 9 S 5 2单 片机将 采 集 到 的 数据 通过 R S 2 3 2接 口传输 至 上位 机 , 上 位机 软 件完 成
T %C ( t 一 1 0 0 ) ]
( 1 )
{ l mA { 流源
式( 1 ) 中 为 0 。 C下 P t l 0 0的电 阻值 , T为摄 氏 温

基于恒流源激励的PT100测温电路在锅炉控制系统中的应用与研究

基于恒流源激励的PT100测温电路在锅炉控制系统中的应用与研究

基于恒流源激励的PT100测温电路在锅炉控制系统中的应用与研究党向婷;肖军【摘要】本文针对锅炉控制系统在酒店建筑设计中所面对的特殊要求-实现对众多分散的出水端温度进行准确测量和温度控制,以及分析现有锅炉通用控制系统存在的硬件成本因测温节点众多而显著增加的问题,采用了4通道PT100智能温度测量模块的方案,之后详细阐述了使用单电源供电的运放来设计恒流源激励的铂电阻PT100的温度传感器电路,并在此基础上实现了高精度、低成本的,并可以与台达PLC接口的RS485智能温度测量模块的设计,最后给出了实验分析结果.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2019(027)005【总页数】5页(P77-80,85)【关键词】铂电阻;PT100;恒流源;运算放大器;锅炉控制【作者】党向婷;肖军【作者单位】西安工业大学北方信息工程学院,陕西西安710299;西安航空学院电子工程学院,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TP23酒店热力供应系统对于锅炉控制系统在设计应用中有一些特殊要求,需要测量的热力传输管道内的水温和蒸汽温度点是分散于各个建筑物内的,并且远离锅炉控制系统,如何有效并准确的测量到各个点的温度就成为了这种特殊锅炉控制系统需要解决的一个技术问题。

锅炉控制系统通常会采用PLC或者专用的锅炉控制器设计。

PLC锅炉控制系统测温使用PLC专用PT100测温模块,或者PT100温度变送器接入PLC模拟量输入模块,但是这种硬件架构在测量酒店内众多分散的温度点时无法避免的会因为测温点数的增加而被迫增加专用测温模块的数量,使用台达PLC的PT100模块DVP04PT-H和连接PT100温度变送器的模拟量输入模块DVP04AD价格都不菲,这必然导致控制系统硬件成本显著增加,而专用锅炉控制器更无法满足多温度点测温的应用需求。

因而,设计一种低成本,并且方便与PLC通过RS-485接口的多路智能温度测量模块就被加入到项目方案中。

一种多路热电阻温度测量电路的设计

一种多路热电阻温度测量电路的设计

一种多路热电阻温度测量电路的设计概要:本电路是一种用热电阻精确测量温度电路的设计方法,新颖之处在于用单个恒流源作为驱动就可将多路热电阻的阻值的变化线性地转换为电压的变化。

并且可以保证测量精度。

电路可靠实用稳定,性价比高。

热电阻为3线制,热电阻的导线电阻自动去除,零点可以任意调整设置,并可以实现远距离测量变送。

三线制热电阻的一般测量方法用热电阻作为温度传感器来精确测量温度是大多数要精确测量温度应用的首选,由于热电阻的阻值随着温度的变化而变化,并且变化曲线的一致性非常好。

测量精度的绝对值理论上可以达到± 0.01︒C。

用热电阻作为温度传感器就是要精确测量出它的电阻值。

一般的方法是通过双路恒流源将热电阻的阻值变换成相应的电压值,以便于进行A/D转换从而将温度量化。

由于用热电阻测量温度是测量热电阻的电阻随温度的变化值,而热电阻作为传感器一般不和处理电路放在一起(变送器除外),有距离就有导线电阻,而导线电阻对测量精度的影响是相当大的,所以要通过电路设计和运算将导线电阻的影响去除。

下面是3线制热电阻温度测量的基本原理图:如上图所示:PT100是3线制铂热电阻(100Ω,0︒C时),I1和I2是二个恒流源,它们的恒流电流是相同的。

RS1,RS2,RS3是线路电阻,RZ是调零电阻,三角形是集成运算放大器。

I1的电流流动方向是VCC到I1到V1到RS1到P+经过PT100到COM经过RS3最后到达地。

I2的电流流动方向是VCC到I2到V2到RS2到P-再到COM经过RS3最后到达地。

根据集成运算放大器的原理可知,集成运算放大器的输入阻抗相当大(在几十兆Ω以上),所以从V1,V2向成运算放大器的+,-输入端流去的电流可以忽略不计。

这样就可以计算出V1和V2的电压,如下式:V1 = I1 * (RS1 + Rpt100 +RS3 )V2 = I2 * (RZ + RS2 + RS3 )其中 I1 和 I2 是二个相同电流的恒流源,即I = I1 = I2。

4温度检测电路设计与调试解析

4温度检测电路设计与调试解析

6.1 工作任务【项目名称】温度检测电路设计与调试【功能要求】设计一个简单的由恒流源、Pt100铂电阻传感器、信号调理电路、A/D转换等电路等相关元器件构成的温度检测电路,适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量,也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中,作为其他主系统的辅助扩展。

【设计要求】1. 以温度传感器PT-100作为温度变化的敏感元件,它利用阻值随温度而变化的特性来测量温度;2. 通过运放构成1毫安恒流源,将Pt100加在恒流源上实现恒温检测;3. 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。

4.利用Proteus仿真软件完成仿真电路输入、仿真和调试;5. 完成整个设计的实际电路连接。

6.4 任务实施6.4.1 项目设计概况本设计系统主要包括Pt100恒流源驱动电路、信号调理电路、A/D转换电路等三部分,结构示意图如图6-20所示。

选用精密电压源和高性能集成运放构成的恒流源驱动电路为铂电阻Pt100提供1mA电流源,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。

图6-20 温度检测电路系统示意图6.4.2 Pt100恒流源驱动电路设计与仿真(1)电路设计Pt100恒流源驱动电路包括恒流源驱动电路、Pt100铂电阻传感器的四线制接口两部分。

1)恒流源电路运用恒流源电路,将恒流源通过温度传感器,使得电压输出与电阻成良好的线性关系,温度传感器两端的电压即反映温度的变化,本系统采用恒流源电路来获取温度信号。

恒流源电路的设计,有用三极管构成的,有用专门的恒流管,也有用价格低廉的器件通过比较巧妙的设计构成的,本系统是采用价格低廉的运放为核心来构成的,恒流效果十分理想,系统设计的恒流源电路见下图6-21所示。

一种恒流源驱动的高精度温度测量系统设计

一种恒流源驱动的高精度温度测量系统设计

一种恒流源驱动的高精度温度测量系统设计薛风国【期刊名称】《信息技术》【年(卷),期】2012(000)009【摘要】In order to improve the precision of temperature measurement, a high precision temperature measuring system is designed in this paper. REF200 which can provide 0.4mA constant current is applied to drive four wires temperature sensor of PT1000 and precise resistance. The voltage at both sides of PT1000 and precise resistance is extracted respectively and then conditioning the circuit. The voltage is amplified and A/D converted by high precision AD7712. The digital signal is processed by least square method on upper computer to reduce the error which is caused by nonlinear property of PT1000. The test result shows that the system is stable and reliable. And the random error and system error of system is both less than 0. 1℃. It means that this design realizes the high precise temperature measurement.%为提高温度测量精度,利用REF200提供的0.4mA 恒定电流驱动串联的四线制温度传感器PT1000和精密电阻,在传感器和精密电阻两端分别提取电压信号并对其进行调理,通过高精度AD7712对所得到的电压信号进行放大和A/D转换,设计了一种高精度温度测量系统.为了减小高精度温度测量中铂电阻非线性所引起的误差,在上位机中对数字信号进行了最小二乘法算法处理.测试结果表明,该系统稳定可靠,其随机误差和系统误差均小于0.1℃,实现了高精度温度测量.【总页数】4页(P5-8)【作者】薛风国【作者单位】南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京210044【正文语种】中文【中图分类】TP271.5【相关文献】1.高精度程控恒流源系统设计 [J], 黄丽2.一种高精度温度测量系统设计 [J], 杜帅帅;柯沪琦;胡燕海3.一种新型的全数字高精度伺服驱动控制系统设计 [J], 黄建4.压控精密恒流源驱动的高精度热敏电阻测温系统 [J], 赵学亮;魏光华;李康5.一种基于I2C总线驱动的锅炉温度测量系统设计 [J], 杨日容;林木峰;陆泉森因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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基于恒流源驱动的热电阻测温电路系统的设计与研究
【摘要】针对热电阻测温系统中,导线电阻所带来的测量误差难以克服的问题,通过采用恒流源驱动热电阻以及通过加减运算电路来克服导线带来的测量误差,从而获得了具有较高精度的模拟信号。

通过STM32对返回的模拟信号进行定时采样滤除干扰后进行AD转换从而获得了较高精度的温度值。

【关键词】STM32;恒流源;热电阻
Thermal resistance temperature circuit system design and research based on the constant current source driver
Wang Long-XIN
(College of Automation and Electronic Engineering,Qingdao University of Science and Technology Shandong Qingdao 266042)
【Abstract】RTD temperature measurement system for measuring lead resistance errors brought insurmountable problem by using a constant current source drives the thermal resistance and by adding and subtracting circuit to overcome the measurement error caused by wire,which has won high precision analog signal. After AD conversion of the analog signal by returning timed sampling filter out interference and using STM32 so as to obtain a high accuracy temperature values.
【Key words】STM32;Constant current source;PT100
0.引言
温度是化工生产过程的四大参数之一[1],温度测量在生产生活各种参数测量中占有非常重要的地位,测量温度的传感器既有传统的热电阻,热电偶等模拟量温度传感器,又有诸如DS18B20等可以直接获取数字量的温度传感器。

铂热电阻是一种精度高、线性度好、测量范围宽的温度传感器[2]。

因此在实际温度测量中铂热电阻获得了非常广泛的应用。

但在实际热电阻温度测量电路中,由于设计不当常常会将导线电阻带来的误差引入测量电路中。

对于PT100型热电阻,温度每变化一度,其阻值大约变化0.4欧姆,试想在远距离布线测量温度时,若不能很好的消除导线电阻带来的影响,那势必会大大降低测量结果的精度。

因此设计合适的热电阻温度采集电路系统来消除导线电阻对温度测量结果影响具有非常现实的重要性。

1.系统组成
基于恒流源驱动的热电阻测温电路系统以STM32F103C8T6为核心控制器,系统的原理框图,如图1-1所示,包括核心控制器STM32F103C8T6、恒流源驱
动电路、信号采集电路、信号调理电路、显示电路、按键电路以及电源电路7 个组成部分。

图1-1 系统结构原理图
系统通过恒流源产生稳定的1.5mA电流,电流流过PT100热电阻会产生微弱的电压信号,信号调理电路可以把该微弱的电压信号进行放大、滤波并送入STM32F103c8t6自带的AD转换接口进行AD转换。

系统根据AD转换获得的电压值,通过计算电压和热电阻阻值的关系以及热电阻阻值和温度的关系方程求出测量到的温度值并通过数码管实时显示测量结果。

2.硬件电路设计
2.1 STM32F103C8T6基本外围电路
图2-1 STM32F103C8T6基本外围电路图
STM32F103C8T6 片上系统是本测温系统的控制核心,其基本外围接口电路是保证系统正常工作的辅助电路,包括供电晶振电路、滤波电路、复位电路、启动方式选择电路等基本外围电路。

2.2恒流源电路
恒流源驱动电路负责驱动温度传感器PT100,将其感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号,实现R-V 转换。

恒流源电路由运算放大器LM358、3V基准电压源、反馈电阻组成,考虑到LM358输出电流的能力有限,所以设计恒流源输出电流大小为 1.5mA。

恒流源电路如图2-2所示。

其中U1A,U1B均引入了负反馈,前者构成同相求和运算电路,后者构成电压跟随器。

图中R1=R2=R3=R4=R,因此:
U=U (1)
U=·U+·U=0.5U+0.5U (2)
U=U=2U (3)
将(2)式代入(3)可得:
U=UU (4)
R5上的电压为:U=U-U=U
所以i=
所以恒流源输出电流的大小只与U、R5有关。

其中U=3V,R5=2K。

因此i=1.5mA。

图2-2 恒流源电路原理图
2.3信号采集调理电路
图2-3 信号采集调理电路原理图
信号采集及调理电路如图2-3所示。

RT为温度传感器PT100,PT100采用三线制连接方法。

实际应用时,三根导线采用相同规格、相同长度的导线,因此三根导线实际电阻近似相等,假设为r1=r2=r3=r。

电路中R6=100K、R7=100K 阻值都比较大,因此,恒流源流经R6 及R7的电流可忽略不计。

具体来说,对于图中接法,运放U2A同相输入端电压V=V+V,运放U2A反向输入端电压V=V+V+V。

基于r1=r2=r3的假设,有V=V。

则运放A3的输出V=2V-V=2(V+V)-(V+V+V)=V。

即从理论上消除了引线电阻对测量结果的影响。

由于经过一级放大获得电压信号仍然很微弱,所以还需要进一步的放大,即U02=U。

最后将获得电压信号U02送入STM32F103c8t6进行AD转换。

3.软件处理
系统软件包括AD转换部分,数码管显示部分。

为了提高温度采集的精度,AD转换部分每秒钟采样20次,并用插入法对所取的20个值进行排序,去掉一个最大值和一个最小值,剩下的18个取平均值。

最后运用查表法找到该阻值对应的温度值,并在数码管实时显示该温度值。

4.结论
综上所述,基于恒流源驱动的热电阻测温系统巧妙的电路设计消除了导线电阻对测量结果的影响,极大的提高了测量精度。

软件采用每秒钟采样多次并去掉最大值和最小值对剩下的数据取平均值的方法高了系统的抗干扰能力,经试验证明该系统长期运行稳定可靠,有较强的应用价值。

【参考文献】
[1]刘麒,张莉,王影.实用的热电阻测温电路设计[J].吉林化工学院学报,2011,28(11):84-86.
[2]谭长森.基于PT100型铂热电阻的测温装置设计[J].工矿自动化,2012,38(3):89-91.。

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