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：吴金猛

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

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

5V

R1

5.1kΩ

U1

TL431ACD

R2

500Ω

Key=A

50 %

R3

2kΩ

R4

2.0kΩ

R5

1kΩ

R6

1.0kΩ

U2A

LM324AD

3

2

11

4

1

R7

100kΩ

R8

1kΩ

D1

1N4733A

C1

100µF

VCC

5V

C2

100µF

R9

100kΩ

R10

500Ω

Key=A

50 %

R12

5kΩ

Key=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

A

D

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。

3)关于PT100系统的一些简单数值估计

PT100温度传感器是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数,由于它的电阻—温度关系的线性度非常好，如上图所示，看起来非常接近于直线。因此在测量较小范围内其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT) 其中α=, Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为华氏温度。

但是对于此次课程设计，这个精度显然不够。又找到了以下关系表达式子。

其电阻阻值与温度的关系可以近似用下式表示：

在0～650℃范围内：

Rt =R0 (1+At+Bt2)

在-200～0℃范围内：

Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3)

式中A、B、C 为常数，

A=×10-3；

B=×10-7；

C=×10-12；

所以这次课程设计的最高电阻值约为

R

=R0 (1+At+Bt2)

H

=100（1+×10-3*600+×10-7*600*600）

≈Ω

最低电阻值约为

R

L

=R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3)

=100（1+×10-3*-20+×10-7*-20*-20+×10-12）

≈Ω

约跨度R

H -R

L

=222Ω

其中跨温度620 ℃，采样精度也就意味着差不多6200个采样点,每个采样点平均分摊Ω的电阻。

通过查阅PT100的使用说明得知，PT100的工作电流理应不超过1mA,所以两端电压值的变化量需要被检测出来的最大分辨率应该是

1mA*Ω=

PT100两端的电压值的取值范围大概为~

6200个采样点需要13位二进制来表示，所以AD转换器需要分辨率13位以上，一般取16位AD转换芯片就好了。比如ADS7825，满量程10V，那么LSB差不多应该是

10/26= =

所以放大电路的放大倍数起码是5倍以上。

至于采样速度，应该更多地取决于AD转换器，查资料可知，ADS7825采样及转换时间:25 μs ，ADS7825自带了时钟，也可以外置时钟，应该如果外接时钟的话，可以改变采样速度。但是如果考虑到滤波需要多采样几次的话，那么采样速度要变成原来的1/N倍，即速度变慢，N为一次测温的采样点数。

二、系统构成

1）PT100的电路选择

常用的采样电路有两种：一是让恒流源通过Pt100 热电阻，通过检测Pt100 上电压的变化来换算出温度。二是采用惠斯顿电桥，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。