基于PT100的温度测量系统设计
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温度监测的设计电信科技08-2 韦一、课程设计内容(1)实时检测温度—50°C—180°C环境温度范围:室温—20°C—60°C;测量精度:2.5%±1字;(2)用LCD1602显示其温度(小数点保留两位);(3)将温度上传到上位PC机显示。
二、系统方案2.1基本原理根据检测温度范围的要求,本设计采用铂热敏电阻PT100作为温度传感器,温度测量范围在-200~850之内。
热敏电阻的电阻值随着环境温度的变化而变化,其电阻值与环境温度有某种关系。
本设计使用的电阻——温度的关系如下:在负温区(-200~0°C)范围:Rt=R0(1+At+Bt^2+C(t-100)T^2)在正温区(0~850°C)范围内:Rt=R0(1+At+Bt^2)式中:Rt——温度t时刻铂热敏电阻的电阻值;R0——温度0°C的铂热敏电阻的电阻值;t——介质的温度;A、B、C——有关的常数,其值如下:A=3.90502*10^-3B= -5.80195*e-7C=-4.2735*e-12铂热敏电阻的允许误差如下:电阻——温度的关系如下表:利用电桥平衡原理,已知另外三个电阻的阻值和电桥的供电电压,再测出电的桥两端的电压差,就可计算出连入电桥中的铂热敏电阻的电阻值。
电桥两端电压差通过放大电路后,经过A/D转换,利用单片机读取A/D的数据,便可得到放大后的电压值,通过放大电路输入和输出的关系,可得到电桥两端的电压差,这样就可计算出铂热敏电阻的电阻值。
通过铂热敏电阻阻值与环境温度有某种关系,可将电阻值转换为温度,这一系列的计算,可由单片机完成,最后将温度值送到显示电路显示,或者作为后期的数据处理。
2.2原理框图如图2.2所示:含有铂热敏电阻PT100的电桥放大电路A/D转换器单片机显示部分送到PC机图2.2三、硬件电路原理图(1)电桥和放大电路部分如图3.1所示,U7是TL431稳压管,为电桥提供稳定的电压,供电电压为+5V,由直流激励源U7(k)提供。
温度监测的设计电信科技08-2 韦一、课程设计内容(1)实时检测温度—50°C—180°C环境温度范围:室温—20°C—60°C;测量精度:2.5%±1字;(2)用LCD1602显示其温度(小数点保留两位);(3)将温度上传到上位PC机显示。
二、系统方案2.1基本原理根据检测温度范围的要求,本设计采用铂热敏电阻PT100作为温度传感器,温度测量范围在-200~850之内。
热敏电阻的电阻值随着环境温度的变化而变化,其电阻值与环境温度有某种关系。
本设计使用的电阻——温度的关系如下:在负温区(-200~0°C)范围:Rt=R0(1+At+Bt^2+C(t-100)T^2)在正温区(0~850°C)范围内:Rt=R0(1+At+Bt^2)式中:Rt——温度t时刻铂热敏电阻的电阻值;R0——温度0°C的铂热敏电阻的电阻值;t——介质的温度;A、B、C——有关的常数,其值如下:A=3.90502*10^-3B= -5.80195*e-7C=-4.2735*e-12铂热敏电阻的允许误差如下:电阻——温度的关系如下表:利用电桥平衡原理,已知另外三个电阻的阻值和电桥的供电电压,再测出电的桥两端的电压差,就可计算出连入电桥中的铂热敏电阻的电阻值。
电桥两端电压差通过放大电路后,经过A/D转换,利用单片机读取A/D的数据,便可得到放大后的电压值,通过放大电路输入和输出的关系,可得到电桥两端的电压差,这样就可计算出铂热敏电阻的电阻值。
通过铂热敏电阻阻值与环境温度有某种关系,可将电阻值转换为温度,这一系列的计算,可由单片机完成,最后将温度值送到显示电路显示,或者作为后期的数据处理。
2.2原理框图如图2.2所示:图2.2三、硬件电路原理图(1)电桥和放大电路部分如图3.1所示,U7是TL431稳压管,为电桥提供稳定的电压,供电电压为+5V,由直流激励源U7(k)提供。
摘要本课题本系统采用PT100热电阻温度传感器和单片机组成可靠性高、功耗低的温度检测系统。
以AT89C51单片机系统为核心,对单点的温度进行实时检测。
采用模拟温度传感器PT100对温度进行检测;采用串型模数转换器ADC0809进行A/D转换把温度信号调解转换为电压信号与AT89C51单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值。
本设计包括温度传感器、A/D转换模块、数据传输模块、温度显示模块四个部分。
关键词:单片机,PT100热电阻,ADC0809,温度检测The design of Single Chip MicrocomputerTemperature Detection SystemBased on the Resistive Thermal Detector of PT100AbstractThis article AT89C51 monolithic integrated circuit which produces by ATMEL Corporation is the core, can inspect a single point of the temperature in real time. The adoption of the serial A/D for temperature signals into voltage signal mediation AT89C51 Single-Ship Compute interfaces with the eighth LED digital display of real-time temperature. The design includes four parts of the temperature sensor and the A / D converter module and the data transmission modules and the temperature display module. Each part functions and the process was described in the Paper in detail.Key words:Single-Ship Computer; Resistive Thermal Detector of PT100; ADC0809; Measure-temperature目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 方案论证 (2)1.2.1 单片机选型 (2)1.2.2 模数转换器选型 (3)1.2.3 显示方案确定 (3)2 硬件设计 (4)2.1 温度信号的获取与放大 (4)2.1.1 元件介绍 (4)2.1.2 放大电路设计 (4)2.2 模数转换单元 (5)2.2.1 8位串行A/D转换器ADC0809 (5)2.2.2 模数转换单元电路的设计 (7)2.3 键盘电路的设计 (8)2.4 LED显示电路的设计 (8)2.4.1 LED数码管原理 (9)2.4.2 LED数码管编码方式 (9)2.4.3 LED数码管显示方式和典型应用 (10)2.4.4 LED数码管的原理图 (11)2.5 声光报警电路 (12)2.6 单片机接口电路 (13)2.6.1单片机的时钟电路 (13)2.6.2复位电路和复位状态 (13)3 软件设计 (16)3.1 程序设计语言的选用 (16)3.2 软件程序的设计 (16)3.2.1 程序流程 (16)3.2.2 键盘管理 (17)3.2.3 LED显示 (18)3.2.4 模拟量的采集与处理 (18)3.3源程序 (22)4 抗干扰设计 (29)4.1 用于单片机系统的干扰抑制元件 (29)4.2 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 (29)5 结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)论文原创性声明 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
数据采集技术--基于PT100的温度显示仪表系统设计姓名:王群杰班级:数媒1002班学号:0305100212指导老师:陈伟琦日期:2013. 06基于Pt100铂热电阻的简易温度测量器要求:1.设计一个pt -100温度显示仪表,要求测量范围-20度到600度;2.概述:功能性框图,实现的原理3.介绍系统的构成,画出原理图4.编辑完整软件的流程图5.总结,简述遇到的困难,解决困难.一. 概述:本电路通过电源模块给温度感应模块提供一个稳定的电源使其正常工作。
通过隔离网保证电源模块和温度感应模块的工作不受后置模块的影响。
再将温度感应模块产生的信号通过信号放大模块放大,最后将放大的信号送到加减运算放大模块,得到一个设定好的电压值。
原理: 本电路是基于热敏电阻Pt100的温度检测电路.Pt100的电阻值会随着温度的变化而变化,故电源模块可设计一个横流源电路使得通过Pt100的电流恒定不变.这时当温度变化时Pt100的阻值发生变化,电压也就能发生相应的线性变化。
只要通过对Pt100两端的电压进行处理就能测得外界环境的温度。
二.系统的构成系统的构成1.电源模块: 本电路中恒流源电路是基于TL431稳压集成电路设计的高精度恒流源,电路图如图所示。
当TL431两端接上电压后其参考极将输出稳定的2.5V 的电压,但是TL431的阴极和阳极不能直接接在电压上所以需要串上一个电阻进行分压。
本电路中使其串上500Ω的电阻。
当TL431的参考极和地端之间接上一个电阻时该之路的电流就是一个恒定的电流。
这时再如图中所示接上一个处于放大区的三级管使其发射极和集极的电流近乎相等。
这时通过连接在集极的Pt100热敏电阻的电流就是恒定值。
由于通过Pt100的电流需要在1~1.5mA 内,以及为了计算的方便,在本电路中理想情况下我们要使通过Pt100的电流约为1mA 。
恒流源电路2.隔离网络模块: 为了使后面的模块不影响电源模块和温度感应模块的正常工作需要将后面的模块和这两个模块隔离开来.隔离网络设计该方案能将电源模块和温度感应模块和后面的模块隔离开来,减小误差。
基于PT100的温度测控系统的设计与仿真王青【摘要】温度测控在现代工业生产过程中起着非常关键的作用,也是设备按照预定的方案正常运行的必要条件;针对目前工业设备温度控制系统电路稳定性差、精度低、实时显示效果差等缺点,设计了基于PT100的温度测控系统;该系统采用电桥对PT100传感器输出的电信号进行采样;采用LM741设计差分放大电路消除线路阻抗引起的测量偏差;采用ADC0808逐次逼近法消除温控系统的非线性误差;采用STC高性能单片机作为主控芯片进行数据处理、并能够实时显示温度数值和具有设定上下限的功能,最后通过继电器实现对被控对象通断进行控制;系统通过Proteus软件仿真运行验证了电路设计的合理性、温度显示数据的高精度和系统正常运行的鲁棒性.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)009【总页数】5页(P47-50,56)【关键词】PT100;温度;Proteus仿真【作者】王青【作者单位】南通理工学院电气与能源工程学院,江苏南通226002【正文语种】中文【中图分类】TP230 引言温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量,通过研究发现金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的稳定性,利用铂的这种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器[1]。
金属铂电阻温度传感器精度高、稳定性好,在工业测量方面有广泛的应用。
1 PT100测温工作原理通常所说的PT100是指铂电阻温度传感器在0 ℃时对应的电阻值为100 Ω,电阻变化率为0.385 1 Ω/ ℃,PT100的分度表如表1所示。
根据电阻值和摄氏温度的具体关系,可以推算出变化电阻对应的温度值。
由于PT100是中低温区(-200~650 ℃)最常用的一种温度传感器,故环境温度下具体的电阻取值关系为。
RPT=R0[1+AT+BT2+C(T-100)T3](1)式(1)中R0为摄氏温度在0 ℃时金属铂电阻温度传感器对应的阻值,T为实时环境温度值,ABC分别表示系数值A=3.908*10-3;B=-5.775*10-7;C=-4.183*10-12,RPT为实时环境温度T对应PT100的电阻值[2]。
开题信息摘要根据要求设计一个基于STC12C5A60S2单片机处理,PT100为传感器的温度测量系统。
在本设计中,是以铂电阻PT100作为温度传感器,采用恒流测温的方法,通过单片机进行控制,以LM358作为信号放大,用ADC0832进行温度信号转换。
利用3位共阳数码管作为温度显示。
采用了两线制铂电阻温度测量电路,通过对电路的设计,减小了测量电路及PT100自身的误差,使温控精度在0℃~100℃范围内分辨率为1℃。
本设计简单实用,具有外围电路简洁,可靠性高等优点。
主要由电源电路,单片机复位电路,单片机晶振电路,,ADC0832转换电路,铂电阻PT100及3位共阳数码管组成系统,编写了相应的软件程序,使其实现温度的实时显示。
该系统的特点是:使用简便;测量精确、稳定、可靠;测量范围大;使用对象广.目录1 设计要求1.1任务要求2 系统方案设计2。
1总系统方案2.1.1电源系统2.1.2温度检测与处理2。
1。
3模数转换2.1.4温度显示2。
1。
5信号放大部分2。
2系统方案图3 硬件设计3。
1温度检测模块的设计3。
1.1PT100温度传感器简介3.1。
2温度检测及信号处理电路3.2模数转换3.2.1 ADC0809简介3.2.2模数转换电路图3.3 3位共阳数码管的显示电路的设计3。
3。
1 LED数码管编码3.3。
2 LED数码管显示方式选择4 软件设计4。
1程序设计语言的选用4.2软件程序的设计4.2。
1总体程序流程4。
2。
2温度信号采集处理 125 系统调试结论参考文献附录A系统总电路图附录B元件清单附录C系统源程序1 设计要求1。
1任务要求单片机实现测量温度检测范围0~100 °C,分辨率1°C。
硬件要求;采用的温度传感器为PT100,单片机STC12C5A60S22 系统方案设计2.1总系统方案该设计由四部分组成:电源系统,温度检测与处理,模数转换,温度显示。
测温的模拟电路是把当前PT100热电阻传感器的电阻值,转换为容易测量的电压值,经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号后传给单片机STC12C5A60S2,单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值,并将数据送出到数码管进行显示。
基于STM32的PT100温度测量目录一、前言1二、系统描述12.1 综述12.2系统框图12.3 功能实现1三、硬件设计23.1 STM32 微控制器23.2 PT100温度传感器电路33.31602液晶屏4四、软件设计44.1ADC程序44.21602LCD显示程序54.3主程序5五、性能测试5六、课程设计心得6参考文献6附录1:系统实物图7附录2:系统主要程序7一、前言Cortex-M3 是 ARM 公司为要求高性(1.25DhrystoneMIPS/MHz)、低本钱、低功耗的嵌入式应用专门设计的内核。
STM32 系列产品得益于 Cortex-M3 在架构上进展的多项改良,包括提升性能的同时又提高了代码密度的 Thumb-2 指令集和大幅度提高中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器,所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。
本系统是基于 Cortex-M3 内核的 STM32 微控制器与PT100温度传感器的温度测量,在硬件方面主要有最小系统板、1602LCD 液晶屏以与PT100温度传感电路,在软件方面主要有 1602LCD液晶屏的驱动,ADC功能的驱动,与滤波算法设计。
整个设计过程包括电子系统的设计技术与调试技术,包括需求分析,原理图的绘制,器件采购,安装,焊接,硬件调试,软件模块编写,软件模块测试,系统整体测试等整个开发调试过程。
二、系统描述本系统是基于 STM32微控制器所设计的多功能画板,该画板具有根本的绘画功能与画布颜色的选择,触摸屏校正等功能。
整个系统模块分为三个模块:ALIENTEK MiniSTM32开发板、液晶显示。
MiniSTM32开发板是ALIENTEK开发的是一款迷你型的开发板,小巧而不小气,简约而不简单。
上面有芯片工作需要的资源,时钟控制电路、复位电路、JTAG 控制口以与与外围电路相连的接口。
液晶屏采用的是1602LCD液晶屏。
2.2 系统框图本设计采用 STM32F103RBT6 作为微控制器,其外围硬件模块主要包括电源模块﹑微处理器模块﹑按键与JAIG等。
基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计摘要本文介绍了一种基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计。
该系统采用了Maxim的MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值,并通过单片机将电阻值转换为温度值。
该系统可以实现高精度的温度测量,并且具有较低的功耗和较高的稳定性。
背景在许多工业应用中,需要对温度进行精确的测量。
PT100热电阻是一种常用的温度传感器,它的电阻值随着温度的变化而变化。
由于PT100热电阻的电阻值变化很小,因此需要使用高精度的电路来进行测量。
单片机是一种常见的控制器,它可以方便地集成多种功能。
将单片机与PT100热电阻结合使用,可以实现精确的温度测量,并且具有较低的功耗和较高的稳定性。
设计硬件设计硬件设计采用了MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值。
MAX31865是一种高精度热电偶转换器,可以方便地测量PT100热电阻的电阻值。
MAX31865还提供了冗余检测和安全防护功能,可以提高系统的可靠性。
MAX31865芯片的引脚与单片机的引脚连接如下:MAX31865引脚单片机引脚SDI MOSISDO MISOSCK SCLKCS SS其中,MOSI、MISO、SCLK和SS是SPI总线的引脚,用于与MAX31865进行通信。
单片机的中断引脚连接到MAX31865的RDY引脚,用于检测MAX31865是否准备好进行测量。
PT100热电阻的引脚连接到MAX31865的RTD+和RTD-引脚。
为了减小测量误差,应尽量将RTD+和RTD-的长度保持一致,并且尽可能靠近MAX31865芯片。
软件设计软件设计采用了Arduino环境,可以方便地进行程序开发和调试。
首先需要初始化SPI总线和MAX31865芯片。
可以使用Arduino的SPI库来初始化SPI总线,使用MAX31865库来初始化MAX31865芯片。
MAX31865库提供了方便的接口来进行温度测量和数据读取。
摘要本文首先简要介绍了铂电阻PT100的特性以及测温的方法,在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。
在本设计中,是以铂电阻PT100作为温度传感器,采用恒流测温的方法,通过单片机进行控制,用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。
另外,还设计了时钟电路模块,能实现对温度的实时测量。
本设计采用了两线制铂电阻温度测量电路,通过对电路的设计,减小了测量电路及PT100自身的误差,使温控精度在0℃~100℃范围内达到±0.1℃。
本文采用AT89S51单片机,TLC2543 A/D转换器,DS1302时钟芯片,AD620放大器,铂电阻PT100及6位数码管组成系统,编写了相应的软件程序,使其实现温度的实时显示。
该系统的特点是:使用简便;测量精确、稳定、可靠;测量范围大;使用对象广。
关键词:PT100 单片机温度测量DS1302AbstractThis article briefly describes the characteristics of PT100 platinum resistance and temperature measurement method, on the basis it describes the design of temperature measurement system based on PT100. In this design, it is use a PT100 platinum resistance as temperature sensor, in order to acquisition the temperature signal, it use of constant-current temperature measurement method and use single-chip control, Amplifier, A / D converter. In addition, it designs a clock circuit modules to achieve real-time measurement of temperature.It can still improve the perform used two-wire temperature circuit and reduce the measurement eror. The temperature precision is reached ±0.1℃between 0℃~100℃.The system contains SCM(AT89S51), analog to digital convert department (TLC2543), DS1302 chip, AD620 amplifier, PT100 platinum, LED Digital tube with six, write the corresponding software program to achieve real-time temperature display. The system is simple , accurate , stable and wide range.Keywords:PT100 SCM Temperature Measures DS1302目录前言 (1)第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (5)第一节PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节放大电路的设计 (7)第五节A/D转换器的选择与设计电路 (9)第六节DS1302时钟电路设计 (12)第七节单片机控制电路 (14)第八节按键和显示电路 (14)第三章软件设计........................................................................... 错误!未定义书签。
基于PT100的温度测量显示
一、功能要求
利用PT100热电阻测量水温(0-100。
C),并将结果显示出来,保留一位小数。
二、PT100介绍
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。
1、铂热电阻阻值与温度关系
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。
2、分度表
三、原理图
四、仪用放大器原理
仪用放大器是由运放1A 、2A 按同向输入接法组成第一级差分放大电路运放3A 组成第二级差分放大电路。
在第一级电路中1v 、2v 分别加到1A 和2A 的同相端1R 和两个2R 组成的反馈网络引入了负反馈,两运放1A 、2A 的两输入端形成虚短和虚断
在仪用放大器中 常2R、3R和4R为给定值1R用可变电阻代替调节1R的值 可改变电压增益vA。
基于PT1000的高精度温度测量系统时间:2010-12-14 18:32:17 来源:电子设计工程作者:方益喜雷开卓屈健康刘奎乔子椋杨海波精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高,而温度控制的核心正是温度测量。
采用铂电阻测量温度是一种有效的高精度温度测量方法,但具有以下难点:引线电阻、自热效应、元器件漂移和铂电阻传感器精度。
其中,减小引线电阻的影响是高精度测量的关键点。
对于自热效应,根据元件发热公式P=I2R,必须使流过元件的电流足够小才能使其发热量小,传感器才能检测出正确的温度。
但是过小的电流又会使信噪比下降,精度更是难以保证。
此外,一些元器件和仪器很难满足元器件漂移和铂电阻传感器精度的要求。
易先军等提出了以铂电阻为测温元件的高精度温度测量方案,解决了高精度测量对硬件电路的一些苛刻要求问题,但是精度不佳(±0.4 ℃);杨彦伟提出了以MAX1402、AT89C51和Pt500铂电阻设计的精密温度测量系统方案解决了基本的高精度问题,但是系统功耗大,精度仍然不佳;李波等提出采用以负温度系数热敏电阻为核心的高精度测量方案,较好解决了高精度的问题,但是性价比不高,实施效果不佳,测温分辨率能达到0.01℃,测温准确度只达到O.1℃。
这里提出采用三线制恒流源驱动方案克服引线电阻、自热效应,利用单片机系统校正控制方案实现元器件漂移和铂电阻传感器精度校准,最后在上位机中采用MLS数值算法实现噪声抵消,大大提高了温度测量精度和稳定度。
1 高精度测量方案及原理铂电阻传感器是利用金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化的物理特性而制成的温度传感器。
以铂电阻作为测温元件进行温度测量的关键是要能准确地测量出铂电阻传感器的电阻值。
按照IEC751国际标准,现在常用的Pt1000(Ro=1 000 Ω)是以温度系数TCR=0.003 851为标准统一设计的铂电阻。
其温度电阻特性是:本温度测量系统采用三线制恒流源驱动法驱动铂电阻传感器。
一个基于PT100的温度测量系统刘季光李玉昆赵红岩信息工程部辽宁省立交流学院沈阳中国邮箱:liujiguang@摘要——温度测量系统主要是由微型控制单元MCU、温度传感器和模拟数字转换器ADC构成的。
该模型的MCU是STC10F12.ADC的模型是AD7711,AD7711可以实现信号调节和模拟数字转换,也可以不断为PT100提供恒定的电流源。
这种温度测量系统有很多特性,比如说精度高、体积小、微功耗、抗干扰能力等。
关键字温度测量系统,MCU,PT100,AD7711,ADC1.介绍在工业上有很多测量温度的方法。
最常用的是使用PT100。
很多类型的温度测量系统都是由PT100组成的。
PT100的典型电路是建立起一个恒定电流源或是包含电阻的电桥。
正是PT100自身所含的特点,使得信号调节电路更加地复杂。
并且最重要的是解决恒定电流源这个问题。
在比较之后,AD7711芯片已经被选中作为PT100测量电路的核心部件,因为AD7711可以为PT100实现信号调节和模拟数字的转换并且提供恒定电流源。
这可以简化整个电路设计。
基于以上想法,一个温度测量系统的图解就形成了。
这个温度测量系统的指令框架图解就如图形1所展现的那样。
图形1 测温系统框架图解2.PT100金属铂的电阻会随温度的变化而改变,并且它的稳定性和重复性好。
由铂制成的传感器叫做铂电阻温度传感器。
比如说PT100,PT1000.它们都被广泛地应用于工业温度的测量。
这个热电偶在-200摄氏度到+800摄氏度的温度范围内更精确并且呈现更好的线性关系。
PT100电压的降低比热电偶的输出要大得多。
并且不需要冷端补偿。
而且,PT100也有其他的一些优点,比如说抗震动抗腐蚀有良好的相互转化性、重复性和稳定性。
它经常用于低中温测量上。
PT100的PT后的100表示在0摄氏度下铂的电阻是100欧姆。
当温度是100摄氏度时电阻就是138.5欧姆。
方程1和2就是PT100的电阻值和温度的函数关系(电阻在0摄氏度时是100欧姆)如果测量的准确度不是特别高的话,这个函数关系可以用3表示。
基于PT100的温度测量系统设计唐军;罗德雄;杜秀君【摘要】超声电源设计中,换能器管道温度是电源控制的重要参数之一,本设计利用精确度度极高的电阻温度检测器PT100作为温度传感器,利用OP27和可调节精密并联稳压器TL431设计了恒流源电路,并将PT100上接入恒流源电路中,利用后级的差分放大电路对PT100上的温度-电压信号进行放大,再利用高性能模数转换器ADS1110进行AD转换,转换后的数据送入单片机进行查表比对,得到了精确的温度信息.通过实验证明,本系统测量温度准确,具有高可靠性和高精度的特点.%In design of ultrasonic power supply,the temperature of transducer pipe is one of the important parameters of power control.In this paper,we designed a device for measuring temperature.Firstly,a temperature sensor with high accuracy of resistance temperature detector PT100 is used,and the constant current source circuit is designed by using the OP27 and the adjustable precision shunt regulator TL431. Secondly,the PT100 is connected to the constant current source circuit, and the differential amplifier circuit is used to amplify the temperature voltage signal on the PT100. Thirdly,high performance analog to digital converter ADS1110 is used for AD conversion.Finally,the accurate temperature information is obtained while the data of conversion into the single chip microcomputer is check with table. The experimental results show that the system has high reliability and accuracy.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P29-30,130)【关键词】温度测量;传感器;电源【作者】唐军;罗德雄;杜秀君【作者单位】宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000;宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000;宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000【正文语种】中文课题:宜宾市重点科技计划项目+宜宾市科技局+新型大功率超声电源研制+2013GY011温度是表征物体冷热程度的物理量,温度的测量是当今工业中一个基础性课题,在很多工业场合,都需要完成温度的测量。
PT100铂热电阻温度测量系统的设计才智1,范长胜2,杨冬霞3(1.山东聊城职业技术学院山东聊城252000;2.东北林业大学黑龙江哈尔滨150040;3.哈尔滨学院黑龙江哈尔滨150086)摘要:温度测量系统应用广泛,涉及到各行各业的各个方面,在各种不同的领域中都占有重要的位置。
从降低开发成本、扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发,设计一种以P T100铂热电阻为温度信号采集元件、EW78E58单片机为控制核心、OCM J4@8C液晶显示器为显示器件的温度测量系统。
该测量系统不但可以测量室内的温度,还以测量液体、种子等内的温度,在实际应用中,该系统运行稳定、可靠,电路设计简单实用。
关键词:P T100;信号采集;EW78E58;测量系统中图分类号:T P274文献标识码:B文章编号:10042373X(2008)202172203Design of PT100Temperature Measurement SystemCAI Zhi1,F AN Changsheng2,YANG Dongxia3(1.Shandong Liaocheng Vocat i ona l and Technical College,Li a ocheng,252000,Chi na;2.Nort heast F orestry U niversity,H arbi n,150040,China;3.H arbin Institute,H arbin,150086,Chi na)A bstra ct:The measur ement systems are applied wildly,involving various occupations and aspects.It holds the important position in the different fields.According to the principle of system running stability,securit y,stabilizat ion and cr edibilit y,a kind of t em perat ur e measurement system in which using the PT100as the temper atur e signal gathering part,EW78E58as the cont rol center,and the OCM J4@8C(Liquid Crystal Display)as the display component a re designed.Not only this measurement system may measure indoor c s temper ature,but also may measur e the temperatur e of liquid and seed.It runs stab2 ly,credibly in t he practical application and t he design of circuit is simple and applied.Keywords:TP100;signal gathering;EW78E58;measurement system如果R 111=R 112则必须R 110+R 114=R 113,此时,恒流值为I =DGND @R 113/R 112/R 114。
摘要本文首先简要介绍了铂电阻PT100的特性以及测温的方法,在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。
在本设计中,是以铂电阻PT100作为温度传感器,采用恒流测温的方法,通过单片机进行控制,用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。
另外,还设计了时钟电路模块,能实现对温度的实时测量。
本设计采用了两线制铂电阻温度测量电路,通过对电路的设计,减小了测量电路及PT100自身的误差,使温控精度在0℃~100℃范围内达到±0.1℃。
本文采用AT89S51单片机,TLC2543 A/D转换器,DS1302时钟芯片,AD620放大器,铂电阻PT100及6位数码管组成系统,编写了相应的软件程序,使其实现温度的实时显示。
该系统的特点是:使用简便;测量精确、稳定、可靠;测量范围大;使用对象广。
关键词:PT100 单片机温度测量DS1302AbstractThis article briefly describes the characteristics of PT100 platinum resistance and temperature measurement method, on the basis it describes the design of temperature measurement system based on PT100. In this design, it is use a PT100 platinum resistance as temperature sensor, in order to acquisition the temperature signal, it use of constant-current temperature measurement method and use single-chip control, Amplifier, A / D converter. In addition, it designs a clock circuit modules to achieve real-time measurement of temperature.It can still improve the perform used two-wire temperature circuit and reduce the measurement eror. The temperature precision is reached ±0.1℃between 0℃~100℃.The system contains SCM(AT89S51), analog to digital convert department (TLC2543), DS1302 chip, AD620 amplifier, PT100 platinum, LED Digital tube with six, write the corresponding software program to achieve real-time temperature display. The system is simple , accurate , stable and wide range.Keywords:PT100 SCM Temperature Measures DS1302目录前言 (1)第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (5)第一节PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节放大电路的设计 (7)第五节A/D转换器的选择与设计电路 (9)第六节DS1302时钟电路设计 (12)第七节单片机控制电路 (14)第八节按键和显示电路 (14)第三章软件设计........................................................................ 错误!未定义书签。
第一节系统软件设计说明 (16)第二节软件的有关算法 (16)第三节软件的流程图 (17)第四节部分设计模块 (19)第四章电路仿真的设计与分析 (24)第一节Proteus仿真软件介绍 (24)第二节电路仿真设计 (24)第三节仿真分析 (26)结论 (27)参考文献 (28)附录A (29)附录B: (30)致谢 (31)前言随着科技的发展和“信息时代”的到来,作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。
因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。
因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信与信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用。
另一方面,传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。
温度传感器是其中重要的一类传感器。
其发展速度之快,以及其应用之广,并且还有很大潜力。
为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。
本文利用单片机结合温度传感器技术而开发设计了这一温度测量系统。
文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合,详细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度,以及实现热电转换的原理过程。
本设计应用性比较强,设计系统可以作为温度测量显示系统,如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、生产温度监控系统等等。
本课题主要任务是完成环境温度检测并显示温度和实时的时间。
设计后的系统具有操作方便,控制灵活移植性强等优点。
本设计系统包括温度传感器,信号放大电路,A/D转换模块,时钟模块,数据处理与控制模块,温度、时间显示模块六个部分。
文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。
整个系统的核心是进行温度测量与显示,完成了课题所有要求。
第一章方案设计与论证第一节传感器的选择温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类,前者是让温度传感器直接与待测物体接触,而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离,检测从待测物体放射出的红外线,达到测温的目的。
在接触式和非接触式两大类温度传感器中,相比运用多的是接触式传感器,非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用,目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器,其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。
热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类,前者简称热电阻,后者简称热敏电阻。
常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等,它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等,常用的热电阻如PT100、PT1000等。
近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器,如DALLAS公司DS18B20,MAXIM公司的MAX6576、MAX6577,ADI公司的AD7416等,这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单,如DS18B20该温度传感器为单总线技术,MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出,一个为周期输出,其本质均为数字输出,而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线,这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便,但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄,一般只有-55~+125℃,而且温度的测量精度都不高,好的才±0.5℃,一般有±2℃左右,因此在高精度的场合不太满足用户的需要。
热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器,它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。
常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等,各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。
热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。
非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低,这种测温方法可避免与高温被测体接触,测温不破坏温度场,测温范围宽,精度高,反应速度快,既可测近距离小目标的温度,又可测远距离大面积目标的温度。
目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵,二是非接触式温度传感器的输出同样存在非线性的问题,而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。
由于本设计的任务是要求测量的范围为0℃~100℃,测量的分辨率为±0.1℃,综合价格以及后续的电路,决定采用线性度相对较好的PT100作为本课题的温度传感器,具体的型号为WZP型铂电阻,该传感器的测温范围从-200℃~+650℃。
具体在0℃~100℃的分度特性表见附录A所示。
第二节方案论证温度测量的方案有很多种,可以采用传统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。
方案一:采用模拟分立元件如电容、电感或晶体管等非线形元件,该方案设计电路简单易懂,操作简单,且价格便宜,但采用分立元件分散性大,不便于集成数字化,而且测量误差大。
方案二:采用温度传感器通过温度传感器采集温度信号,经信号放大器放大后,送到A/D转换芯片,将模拟量转化为数字量,传送给单片机控制系统,最后经过LED显示温度。
热电阻也是最常用的一种温度传感器。
它的主要特点是测量精度高,性能稳定,使用方便,测量范围为-200℃~650℃,完全满足要求,考虑到铂电阻的测量精确度是最高的,所以我们设计最终选择铂电阻PT100作为传感器。
该方案采用热电阻PT100做为温度传感器、AD620作为信号放大器,TLC2543作为A/D转换部件,对于温度信号的采集具有大范围、高精度的特点。
相对与方案一,在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升。
在这里我选用方案二完成本次设计。
第三节系统的工作原理测温的模拟电路是把当前PT100热电阻传感器的电阻值,转换为容易测量的电压值,经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号后传给单片机AT89S51,单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值,并将数据送出到数码管进行显示。
另外,外接一个时钟芯片DS1302产生时钟信号送入到单片机中进行处理控制,并将时间显示出来,以实现温度的实时监控。