关于PT100和热电偶
咖啡期货-
关于
PT100
一．
PT100
的连接方式：
1
连接方式有直插式，螺纹连接，法兰连接
2
原理：热电阻的信号连接方式
热电阻是把温度变化转换为电阻值
变化的一次元件，
通常需要把电阻信号通过引线传递到
计算机控
制装置或者其它一次仪表上。
工业用热电阻安装在生产现场，
与
控制室之间存在一
定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。
目前热电阻的引线主要有三种方式
○1
二线制：在热电阻的两端各连接
一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线
方法很简单，但由于连接导线必然存
在引线电阻
r
，
r
大小与导线的材质和长度的因素有关，
因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场
合
○2
三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线
制，
这种方式通常与电桥配套使用，
可以较
好的消除引线电阻的影响，
是工业过程控制中的
最常用的
[1]
。
○3
四线制：在热电阻的根部两端各
连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热
电阻提供恒定电流
< br>I
，
把
R
转换成电压信号
U
，
再通过另两根引
线把
U
引至二次仪表。
可见
这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。
热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电
阻引起的测量误
差。
这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电
桥。
热电阻作为电桥的一个桥臂
电阻，其连接导线（从热电阻到
中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电
阻是未知的且随环境温度变化，
造成测量误差。
采用三线制，
将导线一根接到电
桥的电源端，
其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的
桥臂上，
这样消
除了导线线路电阻带来的测量误差。
二．
PT100
与
CU50
、
CU100
的区别：
Pt100:
用于热电
阻、
热电偶、
系列温度仪表、
温度变送
器、
压力差压变送器、
热流道加热器、
补偿电缆、控制电缆等。
Cu50:
用于热电阻
,
热电阻温度计
,
热电阻校验仪
,
热电阻模拟器
-
铜
热电阻模拟器
,
铜热电阻
,
铠装热电阻等。
Cu100:
用于各种热电偶、热电阻，各种型号的防腐、防爆、隔爆、耐磨、耐震、
铠装、压簧、端面、一体化热电阻
/
热电偶，快速热电偶，双
金属温度计；压力
变送器，差压变送器，液位变送器；压力表，数显仪表，智能流量积算
仪、智能
多路巡检仪；节流孔板，浮球液位计，以及配套的电线电缆、补偿导线、电炉控
制柜、低压开关柜等。
三．
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<
/p>
,
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
280.9
Ω
，
我们按照其串联分压的揭发，使用公式：
Vcc/(PT
100+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：
温度
℃
0
1
50
100
150
200
PT100
阻值
Ω
100.00
100.39
119.40
138.51
157.33
175.86
传感两端电压
mV
124.38
124.8
147.79
170.64
192.93
214.68
250
300
350
400
450
500
194.10
212.05
229.72
247.09
264.18
280.98
235.90
256.59
276.79
296.48
315.69
334.42
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
< br> 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
。
< br>450/1023*5/(0.33442-
0.12438)≈10.47 。
其实，
计算的方法有多种，
关键是要<
/p>
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：
10.4
7*1.1117=11.639499
，这样，热心朋友的计算结果就吻合了。
运算放大器分为两级，后级固定放大
5
倍（原理图中
12K/3K+1=5
），前级放大
为：
10.465922/5=2.093184
4
倍
,
为了防止调整时的元器件及其
他偏差，使用了
一只精密微调电位器对放大倍数进行细调，
可以
保证比较准确地调整到所需要的
放大倍数
(
原理图中
10K/(8K2+Rw)+1)
。
通常，
在温度测量电路里，
都会有一个“调零”和另一个“调满
度”电位器，
以
方便调整传感器在“零度”及“满度”时的正确
显示问题。
本电路没有采用两只
电位器是因为只要“零度”调整
准确了，就可以保证整个工作范围的正确显示，
当然也包括满度时的最大显示问题了。<
/p>
那么，
电路中对“零度”是如何处理的
呢？它是由单片机程序中把这个“零度”
数字直接减掉就是了，
在整个工作范围内，
程序都会自动减掉“零度”值之后再
作为有
效数值来使用。
当供电电压发生偏差后，
是否会引起传感器输入的变化进而影响准确度呢？供电
变化后，
必然引起流过传感器的电流发生变化，
也就会使传感器输出电压发生变
化。可是，以此同时，单片机的供电也是在同步地接受到这种供电变化的，当单
片机的
A/D
基准使用供电电压时，
就意味着测量基准也在同步同方向发生变化，
因此，只要参数选择得当，系统供电的
变化在
20%
之内时，就不会影响测量的
< br>准确度。
(
通常单片机系统并不允许供电有过大的变化，
这不仅仅是在温度测量
电路中的要求。）
后级单片机电路的原理图如下：
从传感器前置放大电路输出的信号，就送入到
HT46R23
的
A/D
转换输入端口
（
PB0/AN0
），由单片机去进行各种必需的
处理。首先是进行软件非线性校正，
把输入信号按照不同的温度值划分为不同段，
再根据其所在的段分别乘以不同的
补偿系数，
令其与理论值尽量接近，
经过非线性校正的数字，
才被送去进行
显示，
比较用户设定的控制值等等。
各段的非线性补偿系数见下列表格
（仅仅列出主要段的数据，
非
全部表格内容）
：
传感电压
124.3781
124.8450
147.7942
170.6414
192.9326
214.6802
235.8961
mV/℃
内部
AD
读
数
校正系数
供电电阻=3K92±1%
,供电电压
=5.000V±1%
0.4670
0.4683
0.4626
0.4570
0.4515
0.4461
1.00
50.14
99.06
146.80
193.36
238.79
1.0000
0.9972
1.0095
1.0218
1.0343
1.0469
256.5918
276.7898
296.4779
315.6891
334.4220
0.4407
0.4355
0.4302
0.4251
0.4201
283.11
326.36
368.52
409.65
449.76
1.0597
1.0724
1.0854
1.0985
1.1117
本电路还有一个特点，
就是用户可以在工作范围内，
任意设
定
3
个超限控制值。
当测量显示值
大于设定值的时候，
对应的控制端口就会输出高电平。
利用这个
高
电平信号，
再外接一级三极管驱动继电器的电路，
就可以实现自动控制。
在某一
个控制端口输出高电
平的同时，与之串联的
LED
发光管会同时点亮，以便提示
使用者是哪一个设定值在输出控制信号。
电路中的
24C02
是电存储器，
可以把使用者设定的控制值可靠地保存起来，即
使掉电也不会丢失数据。
电路图中还有
3
只按键
，它们分别是“设定”、“加置数”和“减置数”操作
按键，用于使用者进行超限值的设
置。使用方法如下：
按动一下设定键，屏幕显示“1
--
”，表示现在进入第一个超限值的设置，三秒
后屏幕自动跳转到显示“***”并闪烁
(***
代表原来
电存储器里储存的超限数
值
)
，
然后，
按压加数键
(
或减数键
)
，
屏幕上的最低位的数字就
会加一
(
或减一
)
，
如果按住按键三秒以上不放开，屏幕上的前两位数字就会快速进行加数
(
或减
数
)
。把屏幕上的数字调整到所需要的数字后，这个超限值就设置完成了。
接着，
再按动一下设定键屏幕显示“2
--
”，
表示现在进入第二个超限值的设置，
三秒后屏幕自动跳转到显示“***”并闪烁
....,
接下
来的操作与第一个超限值
的操作完全一样。
第三个超限值的设置与上面两个完全一样。
当设置好
3
个超限值之后，还必须
最后按动一下设定键，退出设定状态而返回
正常工作状态。
如果
忘记了这最后一次按动退出的操作，
程序就会等待
10
秒之
后，自动返回正常工作状态。