Pt100鉑電阻溫(wēn)度(dù)傳感(gǎn)器(qì)是(shì)利用(yòng)其電阻(zǔ)和溫度成一(yī)定(dìng)函(hán)數(shù)關(guān)係(xì)而製(zhì)成的溫度傳(chuán)感器，由於(yú)其測(cè)量精(jīng)確度(dù)高(gāo)，測(cè)量範(fàn)圍大，復現(xiàn)性和穩定性好等，被廣(guǎng)泛(fàn)用於中溫(-200℃～650℃)範圍的(dí)溫度(dù)測(cè)量(liáng)中
。

圖一：三綫(xiàn)製PT100熱電阻(zǔ)橋式(shì)測(cè)溫電(diàn)路圖

鉑電(diàn)阻PT100是一(yī)種(zhǒng)廣(guǎng)泛(fàn)應(yīng)用(yòng)的(dí)測(cè)溫(wēn)元(yuán)件(jiàn)，在-50~600℃範圍(wéi)內(nèi)具(jù)有其他(tā)任何溫(wēn)度(dù)傳感器無(wú)可比擬(nǐ)的優勢，包括高(gāo)精(jīng)度(dù)，穩定(dìng)性(xìng)好，抗幹(gān)擾(rǎo)能力(lì)強(qiáng)等
。由於(yú)鉑(bó)電阻(zǔ)的電阻值與溫度(dù)成(chéng)非綫性關係，所以需要(yào)進行(háng)非(fēi)綫(xiàn)性校正
。校正(zhèng)分(fēn)為模(mó)擬電(diàn)路校(xiào)正和微處理器數字(zì)化校正，模(mó)擬(nǐ)校正有很多現成的電路，其精(jīng)度不高且易受(shòu)溫漂等幹(gān)擾因素影響，數字化(huà)校正(zhèng)則(zé)需(xū)要在微處理係統中(zhōng)使用(yòng)，將Pt100電(diàn)阻的電(diàn)阻(zǔ)值(zhí)和溫度對應(yīng)起來後(hòu)存(cún)入(rù)EEPROM中(zhōng)，根(gēn)據電路(lù)中(zhōng)實(shí)測(cè)的AD值(zhí)以查表方(fāng)式計算相應溫(wēn)度值
。

常(cháng)用的Pt100電(diàn)阻(zǔ)接法有三綫製和(hé)兩綫製，其(qí)中三(sān)綫(xiàn)製接(jiē)法的益(yì)處(chǔ)是將(jiāng)PT100的兩側相(xiāng)等(děng)的的(dí)導(dǎo)綫(xiàn)長度分別加在(zài)兩(liǎng)側的(dí)橋臂上(shàng)，使(shǐ)得導綫電阻得(dé)以消(xiāo)除
。常用的采樣(yàng)電(diàn)路有(yǒu)兩種(zhǒng)：一為橋式測溫(wēn)電(diàn)路(lù)，一為恒(héng)流(liú)源(yuán)式測(cè)溫電路
。其中圖(tú)1為(wéi)三(sān)綫(xiàn)製(zhì)橋式測(cè)溫電路，圖(tú)2為(wéi)兩綫製(zhì)橋式測溫(wēn)電路，圖(tú)3為(wéi)恒流源(yuán)式測(cè)溫(wēn)電路
。

下麵分別對(duì)橋式電(diàn)路(lù)和恒流(liú)源(yuán)式電路的原(yuán)理在設(shè)計過程中(zhōng)應(yīng)過細事項進(jìn)行說明（注：這兩個(gè)電路(lù)本人(rén)均有(yǒu)采用及(jí)試驗(yàn)，證明(míng)可行）
。

橋式測(cè)溫(wēn)電路(lù)

橋式(shì)測(cè)溫(wēn)的典(diǎn)型(xíng)應用(yòng)電路如圖1所示（圖1和圖(tú)2均(jūn)為(wéi)橋(qiáo)式電路(lù)，分(fēn)別(bié)畫出(chū)來是(shì)為(wéi)了(liǎo)說明(míng)兩(liǎng)綫(xiàn)製(zhì)接(jiē)法(fǎ)和三綫製(zhì)接(jiē)法的區別）
。

測溫原(yuán)理：電路(lù)采用TL431和電(diàn)位器VR1調節產生(shēng)4.096V的參(cān)考電(diàn)源；采(cǎi)用(yòng)R1，R2，VR2，Pt100構成(chéng)測(cè)量電橋（其(qí)中R1＝R2，VR2為100Ω精(jīng)密電阻(zǔ)），當(dāng)Pt100的電阻值和VR2的電阻值不(bù)相等(děng)時(shí)，電橋(qiáo)輸出一個mV級的壓(yā)差信號，這個(gè)壓差信(xìn)號經(jīng)過運放LM324放大後(hòu)輸(shū)出(chū)期望大(dà)小的電壓信號，該信(xìn)號(hào)可直接(jiē)連AD轉(zhuǎn)換(huàn)芯(xīn)片(piàn)
。差動放大(dà)電路中R3＝R4， R5＝R6，放大(dà)倍數＝R5/R3，運放采用(yòng)單一5V供(gōng)電(diàn)
。

圖二：兩綫製(zhì)PT100熱電阻橋式(shì)測溫電路圖

設(shè)計及調試(shì)過(guò)細點：

1，同(tóng)幅度調整R1和R2的(dí)電(diàn)阻值可(kě)以(yǐ)改(gǎi)變電橋(qiáo)輸出的壓(yā)差大小(xiǎo)；

2，改(gǎi)變(biàn)R5/R3的比值(zhí)即可改變(biàn)電壓(yā)信(xìn)號(hào)的放大倍數(shù)，以便滿(mǎn)足設(shè)計者對溫(wēn)度範(fàn)圍的(dí)要求
。

3，放(fàng)大電路必須接成負反饋方(fāng)式(shì)，否則放大電路不(bù)能正(zhèng)常工作(zuò)（以(yǐ)前就有(yǒu)個(gè)工程師(shī)特別提(tí)醒說(shuō)隻有(yǒu)接(jiē)成正反饋才(cái)能正常工(gōng)作(zuò)，我也沒(méi)做(zuò)試驗就(jiù)拿它當經(jīng)驗，害得我重新(xīn)做板）
。

4，VR2也可(kě)為(wéi)電位器(qì)，調節電位(wèi)器阻(zǔ)值大小可(kě)以(yǐ)改變溫度(dù)的(dí)零(líng)點(diǎn)設定，例如Pt100的零點(diǎn)溫度為0℃，即(jí)0℃時電(diàn)阻(zǔ)為100Ω，當(dāng)電位器阻(zǔ)值調至(zhì)109.885Ω時，溫度(dù)的零點就被設定(dìng)在了(liǎo)25℃
。測量電(diàn)位器的(dí)阻(zǔ)值(zhí)時須在沒有(yǒu)接入電(diàn)路時(shí)調節(jié)，這(zhè)是因(yīn)為接入(rù)電路(lù)後測(cè)量(liáng)的電阻(zǔ)值(zhí)發生了改變(biàn)
。

5，理論(lùn)上，運(yùn)放輸出的電壓為輸(shū)入(rù)壓差信(xìn)號×放大(dà)倍(bèi)數，但實際在電路工作時測(cè)量輸(shū)出(chū)電壓與輸入壓(yā)差(chà)信號(hào)並非(fēi)這樣的(dí)關(guān)係，壓差(chà)信號比(bǐ)理(lǐ)論值小很多，實際輸出(chū)信號(hào)為(wéi)4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2))（1）式(shì)中電(diàn)阻值以電路工作(zuò)時量取的為(wéi)準(zhǔn)
。

6，電(diàn)橋的正(zhèng)電(diàn)源(yuán)必(bì)須接(jiē)穩(wěn)定的參(cān)考基(jī)準，因(yīn)為(wéi)如(rú)果(guǒ)直接VCC的話，當網壓(yā)波(bō)動造成VCC發生(shēng)波(bō)動(dòng)時，運放輸(shū)出的信號也會(huì)發(fā)生改變(biàn)，此時再(zài)到(dào)以VCC未(wèi)發(fā)生波動(dòng)時建立的溫度(dù)-電阻(zǔ)表中去(qù)查表求值時就(jiù)不(bù)正確(què)了(liǎo)，這可以根(gēn)據(jù)式（1）進行(háng)計算(suàn)得知
。

恒(héng)流(liú)源式測溫電(diàn)路

恒流源(yuán)式(shì)測溫(wēn)的(dí)典型(xíng)應(yīng)用(yòng)電(diàn)路(lù)如圖3所(suǒ)示
。

圖(tú)三(sān)：PT100熱電阻恒流(liú)源式測(cè)溫(wēn)電路圖

測(cè)溫原理(lǐ)：通過運放U1A將基(jī)準(zhǔn)電(diàn)壓(yā)4.096V轉換為恒(héng)流源，電流(liú)流過Pt100時在其(qí)上產生(shēng)壓(yā)降(jiàng)，再通(tōng)過運(yùn)放(fàng)U1B將該微弱壓降信(xìn)號(hào)放(fàng)大（圖(tú)中(zhōng)放(fàng)大倍(bèi)數為10），即輸出(chū)期望(wàng)的電壓信(xìn)號(hào)，該(gāi)信號可(kě)直接連AD轉換芯(xīn)片
。

根據(jù)虛地概(gài)念(niàn)“工作於綫性(xìng)範圍(wéi)內(nèi)的理想運放(fàng)的兩(liǎng)個輸入端(duān)同(tóng)電位”，運放U1A的(dí)“+”端(duān)和“-”端電位(wèi)V+＝V-＝4.096V；假設運放U1A的(dí)輸出(chū)腳1對地(dì)電(diàn)壓為(wéi)Vo，根據(jù)虛(xū)斷概念，（0-V-）/R1+（Vo-V-）/RPt100＝0，因此電阻Pt100上的壓降(jiàng)VPt100＝Vo-V-＝V-*RPt100/R1，因V-和R1均不變，因(yīn)此(cǐ)圖3虛(xū)綫框(kuàng)內的電路(lù)等(děng)效(xiào)為(wéi)一(yī)個(gè)恒流源流過一個Pt100電(diàn)阻，電流大小為(wéi)V- /R1，Pt100上的(dí)壓降僅(jǐn)和其自(zì)身變化的(dí)電阻值有關(guān)
。

設(shè)計(jì)及調試過細(xì)點：

1，電壓基(jī)準(zhǔn)源可以(yǐ)采用TL431按圖(tú)1的電路(lù)產(chǎn)生可調的(dí)
。

2，等效恒流(liú)源(yuán)輸出(chū)的電流不能太大(dà)，以不(bù)超過(guò)1mA為(wéi)準，以免電流(liú)大(dà)使(shǐ)得(dé)Pt100電阻自(zì)身發熱(rè)造(zào)成(chéng)測量(liáng)溫度不精(jīng)確，試驗證明(míng)，電流大(dà)於(yú)1.5mA將(jiāng)會有(yǒu)較(jiào)明(míng)顯(xiǎn)的影響(xiǎng)
。3，運放采用(yòng)單一(yī)5V供電(diàn)，如果(guǒ)測(cè)量的溫度波動(dòng)比較大(dà)，將運放(fàng)的供電(diàn)改為±15V雙電源供(gōng)電(diàn)會(huì)有較大(dà)改善(shàn)
。

4，電阻R2，R3的電阻值(zhí)取得足夠大，以增大(dà)運放的U1B的輸入阻(zǔ)抗
。