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溫度傳感器工作原理及其應用
摘要: 使用溫度傳感器為 PT100,這是一種穩定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器,可以工作在 -200℃ 至 650℃ 的范圍.本電路選擇其工作在 -19℃ 至 500℃ 范圍.。
Abstract:
Key words :

使用溫度傳感器為 PT100,這是一種穩定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器,可以工作在 -200℃ 至 650℃ 的范圍.本電路選擇其工作在 -19℃ 至 500℃ 范圍.。

整個電路分為兩部分,一是傳感器前置放大電路,一是單片機 A/D 轉換和顯示,控制,軟件非線性校正等部分.

前置放大部分原理圖如下:

 


 

工作原理:

傳感器的接入非常簡單,從系統的 5V 供電端僅僅通過一支 3K92 的電阻就連接到 PT100 了.這種接法通常會引起嚴重的非線性問題,但是.由于有了單片機的軟件校正作為后盾,因此就簡化了傳感器的接入方式.

按照 PT100 的參數,其在 0℃ 到 500℃ 的區間內,電阻值為 100 至 280.9Ω,我們按照其串聯分壓的揭發,使用公式:Vcc/(PT100+3K92)* PT100 = 輸出電壓(mV),可以計算出其在整百℃時的輸出電壓,見下面的表格:

溫度 ℃

PT100 阻值 Ω

傳感兩端電壓 mV

0

100.00

124.38

1

100.39

124.8

50

119.40

147.79

100

138.51

170.64

150

157.33

192.93

200

175.86

214.68

250

194.10

235.90

300

212.05

256.59

350

229.72

276.79

400

247.09

296.48

450

264.18

315.69

500

280.98

334.42

 

后級單片機電路的原理圖如下:

 

 

從傳感器前置放大電路輸出的信號,就送入到 HT46R23 的 A/D 轉換輸入端口(PB0/AN0),由單片機去進行各種必需的處理。首先是進行軟件非線性校正,把輸入信號按照不同的溫度值劃分為不同段,再根據其所在的段分別乘以不同的補償系數,令其與理論值盡量接近,經過非線性校正的數字,才被送去進行顯示,比較用戶設定的控制值等等。

各段的非線性補償系數見下列表格(僅僅列出主要段的數據,非全部表格內容):

傳感電壓

傳感電壓

mV/℃

內部AD讀數

校正系數

124.3781

供電電阻=3K92±1%,供電電壓=5.000V±1%

124.8450

0.4670

1.00

1.0000

147.7942

0.4683

50.14

0.9972

170.6414

0.4626

99.06

1.0095

192.9326

0.4570

146.80

1.0218

214.6802

0.4515

193.36

1.0343

235.8961

0.4461

238.79

1.0469

256.5918

0.4407

283.11

1.0597

276.7898

0.4355

326.36

1.0724

296.4779

0.4302

368.52

1.0854

315.6891

0.4251

409.65

1.0985

334.4220

0.4201

449.76

1.1117

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