PT100温度变送器设计讲解

题目：PT100温度变送器的设计




年1月22日





均方根误差/排


/排名
最终排名



4组数据计算得到均方根误差和精度，将其各自排名，


50%。


目：PT100温度变送器的设计
名：
号：

年1月22日
纲
概述
在普通家庭里电热水器、电饭煲、电磁炉
然而这些电器都依赖于温度控制技
基于此，如何获得温度信息值并进行准确而

PT100
PT100在C0的额
100，工作温度范围：C850200-—，考虑到实际应用，本课题设
C1000—。因为热敏电阻的的温度与阻值呈线性关系，根据测

总体设计

、温度控制范围：10--90℃内可任意设定温度值。
、控制精度：±5℃
系统构成


主要设备及元器件选型

LM324是四运放集成
14脚双列直插塑料封装，lm324
24V输入 电源电路 PT100 桥式电路 放大电路 输出U0
LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，

是指三端稳压集成电
IC芯片元器件，适用于各种电
lm7805系列集成稳压器的典
5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805，C9、C10

是一款基于电荷泵原理的
ICL7660和几个小电容，就可以实

系统核心处理策略
系统软硬件功能划分
PT100所搭的电阻桥作为温度采集部分，对温度进行实时采集，电源由

详细设计
硬件设计
输入与输出

：由电源直接输入，经电源电路处理，将5V电压输入。
输出：经电路处理好的信号直接输出。
热电阻检测模块

由于热电阻输出的信号很微弱，故我们通过电桥将阻值变化值先经过电
0-5V，分辨率为0.02V的模拟电压信号，得到需

PT100的分度表

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电阻值（Ω）
100.00 103.90 107.79 111.67 115.54 100.39 104.29 108.18 112.06 115.93 100.78 104.68 108.57 112.45 116.31 101.17 105.07 108.96 112.83 116.70 101.56 105.46 109.35 113.22 117.08 101.95 105.85 109.73 113.61 117.47 102.34 106.24 110.12 114.00 117.86 102.73 106.63 110.51 114.38 118.24 103.12 107.02 110.90 114.77 118.63 103.51 107.40 111.29 115.15 119.01
119.40 123.24 127.08 130.90 134.71 119.78 123.63 127.46 131.28 135.09 120.17 124.01 127.84 131.66 135.47 120.55 124.39 128.22 132.04 135.85 120.94 124.78 128.61 132.42 136.23 121.32 125.16 128.99 132.80 136.61 121.71 125.54 129.37 133.18 136.99 122.09 125.93 129.75 133.57 137.37 122.47 126.31 130.13 133.95 137.75 122.86 126.69 130.52 134.33 138.13
138.51 142.29 146.07 149.83 153.58 138.88 142.67 146.44 150.21 153.96 139.26 143.05 146.82 150.58 154.33 139.64 143.43 147.20 150.96 154.71 140.02 143.80 147.57 151.33 155.08 140.40 144.18 147.95 151.71 155.46 140.78 144.56 148.33 152.08 155.83 141.16 144.94 148.70 152.46 156.20 141.54 145.31 149.08 152.83 156.58 141.91 145.69 149.46 153.21 156.95
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

pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温
PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它
138.5欧姆。

电源模块
本系统采用实验室提供的24V直流稳压电源，经电源电路输出为5V电

电压跟随器模块

+5V和-5V双电
Vo
RF1、
调节范围大，使测量更加准确。
计算过程
设R1=R2=1K，R4=100（PT100在0度时，阻值为100），电桥
电桥上的电阻大于R1和R2)
输入输出关系式
)109(
676i2f11OOOVRRRRVVVRRRRVRV，）（解得
3mV—35mV 32mV；最大范围：7mV—25mV 18mV
5V/32mV=156，最大放大倍数5V/18mV=278
确定Vz的范围及R11、R12、RF2
时， 假设R6=R7，则
设Vref=1.2V Vz为0.3V到0.7V，取Vz的变化为0.5V
放大倍数：
最

从而
设R9=10K，R10=5.6K
k20
fR选


确定Vo1、R6、R7的范围 )9299)(76776(2fiRRRRVRRRRRVVZOZVRRRV776i9101k2fRRR56.19101k2minRRRf56.0910RRk2.1210*6.510*78.178.29133max22f2f10maxfRRkRRRk所以应取最大值，最大，，使kkRRRRRRV6.57.4,78.156.210206.556.0106.5109210910从而令，01OVi2VVZ02fR
设R6=R7=10k,（运放的电阻应远大于其内阻，而内阻一般为100）
系统图及元器件清单
数量
1
2
1
1
1
10uf，100uf 4
104,106 若干
若干
24V
2
调试与测试
调试
将PT100放入冰水混合物，此时温度为零摄氏度，PT100阻值此时为100Ω接
Vo1和Vo,调滑动变阻器RV1和RV2，使其电压均接近于0V,并
Uo1> Uo2。对电路信号放大部分先进行调零：测Vo的值并调节RV2，是输出
0.3V,再对电路信号放大部分进行调满：先将PT100放入开水，此时的阻值138VVVVVVVVVVOO7.39.023.2,3.29.01010245.0,0,45.01i44Z1i
接入电路, 再测Vo的值并调节104，使输出接近为5V。如此反复对该电路进
0.2V-4.0V之间即可。
测试
测实验数据：调节PT100的阻值，使其以每隔10℃的阻值接入电路，再测
Vo的值，电流源电路接好后，开始测电流的输出。测量时应按PT100

测试结果：
：滑动变阻器RF1调零，调节最佳增益，结果如下所示：
PT100温度与电压近似呈线性关系。
结论
PT100温度变送器

这些都是我独立完成的，虽然在这一过程中我温度C 10 20 30 40 50 60 70 80 90 阻值 103.9 107.7 111.6 115.5 119.4 123.2 127.0 130.9 134.7 电压V 0.702 1.211 1.834 2.358 2.837 3.295 3.701 4.133 4.487
因此我们也学到了许多东西。由于我
在焊接过程中并未遇到什么困难，我自己也认为我
但我还是在电路调试中遇到了很大的难题，虽然老师
但在实际操作
例如对电路的调零和调满的操作，我
调零和调满的操
通过反复调试来保证电路测量范围的准确性，可我们几乎都是只
导致数据的不准确。这次课程设计使我了解到了基础
只有当我们对基础电路有

了一定的了解之后，才能对较为复

从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，一定要将理
把我们所学的理论知识用到实际当中，只有这样才能将我们的所学
对于问题的分析能力和解决能力有了很大的提高，为以后的科