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铂电阻温度传感器利用铂电阻阻值随温度变化的

作者:VSport 时间:2025-12-23 浏览: 来源:VSport体育


铂电阻温度传感器利用铂电阻阻值随温度变化的关系来实现测温,因其高测量精度、宽量程、重复性和稳定性优点,被广泛用于中温段(-200℃~650℃)的温度检测。Pt100作为常用的温度探头,在-50℃~600℃区间具有无可比拟的优势,包括高精度、良好稳定性和较强抗干扰能力。但铂电阻的阻值与温度之间存在非线性关系,因此需要进行非线性校正。

校正方式分为模拟电路校正和微处理器数字化校正。模拟校正通常使用现成的测温电路,但精度相对有限且易受温漂等因素影响;数字化校正则在微处理系统中建立阻值与温度的映射关系,将Pt100的阻值与温度对应起来并存入EEPROM,通过对现场实际测得的AD值进行查表计算得到温度。

Pt100常用的接法有两线制和三线制,其中三线制通过在传感器两端引出等长导线并连接到桥臂,消除了导线电阻对测量的影响,从而提升测量精度。

常见的采样电路分为两类:桥式测温电路和恒流源式测温电路。桥式测温中,通常通过一个参考源、测温桥和信号放大器来实现,将Pt100与基准电阻共同组成测量桥,在两臂之间输出微小的电压差,经过放大后送入ADC。

其中,三线制和两线制的桥式测温电路都可以实现。典型的桥路设计要点包括:以TL431结合可调电阻形成4.096V的参考电源;以精密电阻R1、R2和一个100Ω级别的VR2与Pt100共同构成测量桥。若Pt100的阻值与VR2不等,桥路会输出毫伏级的差压,此信号经LM324等运算放大器放大到可直接输入ADC的电压范围。差分放大电路通常采用R3=R4、R5=R6的结构,放大倍数为R5/R3,供电通常为单端5V。

设计要点与注意事项包括:

- 调整R1与R2的阻值,可以改变桥路输出的差压大小,满足不同工况的灵敏度需求;

- 调整R5/R3与R6/R4的比值,以实现所需的放大倍数,从而覆盖所需的温度量程;

- 放大电路应采用负反馈结构,以确保稳定放大和线性化;

- VR2可用作零点调节元件,理论上将零点设定在25℃时,需要将VR2的阻值调至约109.885Ω。进行零点调节时应在电路未接入时进行测量,以避免接入后引入的阻值变化影响读数。

此外,恒流源式测温电路通过提供稳定的励磁电流来驱动Pt100,输出端电压与温度成近似线性关系,随后进行放大并送入ADC进行温度计算VSport。这种方式对励磁电流的稳定性和噪声控制要求较高,适用于对线性度和噪声要求较高的场景。