pt100 铂热电阻

设计原理：

pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。

应用范围：

医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。

组成的部分

常见的pt1oo感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成

薄膜铂电阻：用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上，膜厚在2微米以内，用玻璃烧结料把Ni（或Pd）引线固定，经激光调阻制成薄膜元件。

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Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器，主要技术参数如下：

测量范围：-200℃～+850℃；

允许偏差值△℃：A 级±（0.15＋0.002│t│）， B 级±（0.30＋0.005│t│）；

最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm；

允通电流≤ 5mA。

另外，Pt100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。

铂热电阻的线性较好，在0~100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度。

应用领域

宽范围、高精度温度测量领域。如：

轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测温和控制。

汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等。

供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制

常用电路图

R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3，通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。

放大电路采用LM358 集成运算放大器，为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图 5.1 所示，前一级约为10 倍，后一级约为3倍。温度在0~100 度变化，当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Av 对应升高。

注意：虽然电桥部分已经经过TL431 稳压，但是整个模块的电压VCC 一定要稳定，否则随着VCC 的波动，运放LM358 的工作电压波动，输出电压Av 随之波动，最后导致A/D 转换的结果波动，测量结果上下跳变。

铂热电阻阻值与温度关系为：

式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。可见Pt100 在常温0~100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：RPt=100（1+At），当温度变化1 摄氏度，Pt100 阻值近似变化0.39 欧。

Pt100 的分度表（0℃~100℃）

程序处理

一般在使用PT100 的温度采集方案中，都会对放大器LM358 采集来的模拟信号A V进行温度采样，即进行A/D 转

换。

A/D 处理包括两方面内容，一是A/D 值的滤波处理，二是A/D 值向实际温度转换。由于干扰或者电路噪声的存在，在采样过程当中会出现采样信号与实际信号存在偏差的现象，甚至会出现信号的高低波动，为了减小这方面原因造成

的测量误差，在实际采样时采样18 个点，然后再除去其中偏差较大的两个点，即一个最大值和一个最小值，再对剩余的16 个点取均值，这样得到的A/D 转换结果比较接近实际值。

在对数值进行滤波操作之后，还要将A/D 值转换为温度，常用的两种方法为查表法和公式法：查表法比较麻烦，而且精度也不高，适合于线性化较差的NTC 温度传感器；公式法比较简单，只需要确定比例系数K和基准偏差B 即可，适合于线性化较好的传感器

温度转换的C 语言实现过程为：

fT = (ADC_data * K) – B; //换算成温度值。

得到温度后，一般还会对被控对象根据实际温度和目标温度进行实时的控制，要又要设计到控制算法，如：模糊控制、PID 调节等。这里简单介绍一下PID 控制原理，更多内容请察看相关书籍。

PID 工作原理

PID（Proportional Integral Derivative）控制是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控制策略，经过长期的工程实践，已形成了一套完整的控制方法和典型的结构。它不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可应用，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。

由于来自外界的各种扰动不断产生，要想达到现场控制对象值保持恒定的目的，控制作用就必须不断的进行。若扰动出现使得现场控制对象值(以下简称被控参数)发生变化，现场检测元件就会将这种变化采集后经变送器送至PID 控制器的输入端，并与其给定值(以下简称SP 值)进行比较得到偏差值(以下简称e 值)，调节器按此偏差并以我们预先设定的整定参数控制规律发出控制信号，去改变调节器的开度，使调节器的开度增加或减少，从而使现场控制对象值发生改变，并趋向于给定值(SP 值)，以达到控制目的，如图所示，其实PID 的实质就是对偏差（e 值）进行比例、积分、微分运算，根据运算结果控制执行部件的过程。

温度控制PID 算法设计

利用了上面所介绍的位置式PID 算法，将温度传感器采样输入作为当前输入，然后与设定值进行相减得偏差，然后再对之进行PID 运算产生输出结果fOut，然后让fOut 控制定时器的时间进而控制加热器。为了方便PID 运算，首先建立一个PID 的结构体数据类型，该数据类型用于保存PID 运算所需要的P、I、D 系数，以及设定值，历史误差的累加和等信息：

typedef struct PID

{

float SetPoint; // 设定目标Desired Value

float Proportion; // 比例系数Proportional Const

float Integral; // 积分系数Integral Const

float Derivative; // 微分系数Derivative Const

int LastError; // 上次偏差

int SumError; // 历史误差累计值

} PID;

PID stPID; // 定义一个stPID 变量

PID 运算的C 实现代码

float PIDCalc( PID *pp, int NextPoint )

{

int dError,Error;

Error = pp->SetPoint*10 －NextPoint; // 偏差，设定值减去当前采样值

pp->SumError += Error; // 积分，历史偏差累加

dError = Error－pp->LastError; // 当前微分，偏差相减

pp->PrevError = pp->LastError; // 保存

pp->LastError = Error;

return (pp->Proportion * Error+ pp->Integral * pp->SumError－pp->Derivative * dError); }

其中(pp->Proportion * Error)是比例项；

(pp->Integral * pp->SumError)是积分项；

(pp->Derivative * dError)是微分。

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PT100分度表

-50度80.31欧姆

-40度84.27欧姆

-30度88.22欧姆

-20度92.16欧姆

-10度96.09欧姆

0度100.00欧姆

10度103.90欧姆

20度107.79欧姆

30度111.67欧姆

40度115.54欧姆

50度119.40欧姆

60度123.24欧姆

70度127.08欧姆

80度130.90欧姆

90度134.71欧姆

100度138.51欧姆

110度142.29欧姆

120度146.07欧姆

130度149.83欧姆

140度153.58欧姆

150度157.33欧姆

160度161.05欧姆

170度164.77欧姆

180度168.48欧姆

190度172.17欧姆

200度175.86欧姆

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关于电路图的讨论

PT100是精度很高的铂铑电阻

测量温度上限13x~~~~~忘了~~~

总之精度很高的说撒

楼主用这等运放实在是

导致精度很差

以前我们单位做过这个项目，

用的是军用级的OP07，效果不错的

工业的也可以，既然你选择了这么贵的传感器

就要用好运放

不然18B20就可以了的说撒哈~~~~

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XTR105 （挺贵的20多好像）4-20mA CURRENT TRANSMITTER with Sensor Excitation and Linearization

V ersatile linearization circuitry provides a 2nd-order correction to the RTD, typically achieving a 40:1 improvement in linearity. 改善pt100的线性度

高精度铂电阻测温电路设计文档信息

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Pt100如果是2线制，可靠性只能保持10米以内，3线制可以是25米。我们选用了3线制的，传输距离达到115米，咨询了厂家，说我们订制的RVVP3*0.3mm2补偿导线细了，应该选用截面积1.0mm2的。现在采用了14*1.0mm2的KVV导线，等待着即将做出的实验结果。

下午结果出来了，2个3线Pt100，一个与温控表直连，一个接14*1.0mm2电缆与115米以外的温控表连接。测常温和热水的温度，结果完全一致。实践证明，只要线径足够，Pt100是可以长距离连接的。控制电缆即可。

谁知道PT100为啥要用3根线

两线制热点阻的延长线也有电阻，并上一根线可以抵消环境温度带给导线电阻的影响，使二次表显示准确的温度

两条颜色相同的红线实际上是接在PT100上同一点的(用万用表测量为短路),其中一条是用来做测量的,另外一条是用来测量该点的电压(此回路的电阻很大所以不会对检测构成影响),相当于一个电压的反馈,这就消除了在线路上的电压降对测量带来的误差.

一根是补偿线

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两线制：

传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的长度不宜过长。

三线制：

要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响。采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。

四线制：

当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两条测试线测量未知电阻的电压降，在电压表输入阻抗足够高的条件下，电流几乎不流过电压表，这样就可以精确测量未知电阻上的压降，计算得出电阻值

在桥式电路中，为了减小热电阻阻值随温度变化对支路电流的影响并限制流过热电阻的电流，组成电桥的两个支路的上电阻通常取热电阻阻值的几十倍，其值达到10-50K（和桥路供电电压有关），下电阻一般和热电阻某温度下阻值相同。测量时取两者的电位差。虽然如此，热电阻阻值随温度变化对支路电流的影响还是会造成输出的非线性，通常需要做一定补偿。

如果直接测量阻值，应该采用恒流源给热电阻供电，热电阻阻值变化时支路电流保持恒定，热电阻压降为线性较好的温度函数。

放大前应该做滤波处理或者在放大电路中加积分元件。

? 怎样判断pt100的好坏,用万用表能测量么?

根据分度表参照当时温度看阻值是否相符

? 通常情况下是这样的，将一个基准电压加在pt100回路上，测量pt100上的电压信号（mv），阻值变化是电压

信号自然也变化，再经过运放放大后进入A/D芯片进行A/D转换，经过程序再将电压信号换算成电阻值，采用查表方式（将电阻值和相对应的温度值做成表格放到芯片rom中）的到温度值。

? 一般短距离选用二线制接法，中距离选用三线制接法，要求精度高、近距离选用四线制接法。三线制比两线制的好处是可以补偿线路电阻的偏差，和抗干扰不是一个概念。三种各自的优缺点有许多说法，不一而足二线制不能消除导线电阻的影响。四线制可以消除导线电阻的影响。四线制的PT100有两根线是用于测量的,另两根是用于补偿的,四线制的PT100有两根线（热电阻两端各一根）是提供电流的，另两根是采集电压的。具体用哪种电路应该根据系统要求决定，如果精度要求一般，采用三线是经济、稳定、实用的选择

? 输入（3根线）、输出、电源三隔离为四线制，设备在控制室；输入（3根线）、输出、电源三不隔离为三线制，设备在控制室或传感器内；输入（3根线）、（输出、电源共用2根线）三不隔离为二线制，设备在传感器内、为一体化

? 由于微处理器的发展，可对Pt100的非线性进行校正，因此Pt100传感器大都采用四线制测量法(非桥路法)，其测量原理

Pt100传感器四线制测量电路

Pt100两端电压U1=I S R t。I S为恒流，R t为Pt100阻值。

引线L1、L2存在电阻会影响测量结果，为此，将L1、L2端口处信号输入高输入电阻抗(＞1012Ω)，差分放大，这样L1、L2中电流≈0，L1、L2电阻可忽略不计，所以有U i=U1。这也消除了引线电阻。

? 模拟热电偶测试

最准的校法就是用电阻箱了，多路也只有一个一个慢慢来。热电偶用毫伏计模拟输出校二次表，毫伏计同样可以测量热电偶。这些都不难，难的是建立一个标准的恒定的温场。

? 电压和温度的关系一般是非线性的，对于8位单片机还是查表法好