PT100/PT1000温度采集电路方案1.PT100和PT1000温度阻值 变化表金 属 热 电 阻 如 镍 、铜 和 铂 电 阻 其 阻 值 随 温度的变化是正相关的 以铂的物化性质最稳定应用最广泛。 常用铂电阻 Pt100 的测温范围为-200850 ℃此外 Pt500、Pt1000 等的测温范围依次缩小。Pt1000测温范围-200420 ℃。 根据 IEC751 国际标准铂电阻 Pt1000 的温度特性满足根据 Pt1000 温度特性曲线在正常工作温度范围内的阻值特性曲线斜率变化较小如图 1 所示通过线性拟合可得阻值与温度的近似关系为1.1 PT100温度阻值变化表1.2 PT1000温度阻值变化表查看源链接2.常用的采集电路方案2.1电阻分压输出0~3.3V/3V模拟电压单片机AD口直接采集测温电路电压输出范围是0~3.3VPT1000PT1000阻值变化幅度大测温的灵敏度较PT100高一些PT100更适合大范围测温。做简单的是使用分压方式电压是由TL431电压基准源芯片产生的电压基准源4V或者可以采用REF3140产生4.096V作为基准源。基准源芯片还有REF3120、3125、3130、3133、3140。该芯片采用SOT-32封装5V输入电压。输出电压可根据所需基准电压进行选择。当然根据单片机AD口的正常电压输入范围不能超过3V/3.3V。2.2电阻分压输出0~5V模拟电压单片机AD口直接采集。当然有些电路使用5V单片机供电PT1000的最大工作电流为0.5mA所以要采用适当的电阻值保证元件正常工作。就比如上述电压分压原理图中的3.3V换成5V这样做的好处就是5V的分压比3.3V的灵敏度高采集更加准确。切记理论计算输出电压不能超出5V。否则会导致单片机损坏。2.3最常用的桥式测量采用R11、R12、R13和Pt1000构成测量电桥其中R11R1310kR121000R的精密电阻当Pt1000的电阻值与R12的阻值不相等时电桥会输出一个mV 级别的压差信号这个压差信号经过仪表放大电路放大后输出期望的电压信号该信号可以直接接AD转换芯片或者单片机的AD口。这个电路的测电阻原理1、PT1000是热敏电阻随着温度的变化电阻发生基本线性的变化。2、0度时PT1000的电阻为1kΩ则Ub和Ua相等也就是说Uba Ub - Ua 0。3、假设某个温度下PT1000的电阻为1.5kΩ则Ub和Ua不相等。根据电压分压原理我们可以求出Uba Ub - Ua 0。4、OP07是一个运算放大器它的电压放大倍数A取决于外部电路在这里A R2/R1 17.5。5、OP07的输出电压Uo Uba * A。所以如果用一个电压表测量出OP07的输出电压则我们就能反推出Uab的值。由于Ua是已知值所以我们可以进一步计算出Ub的值。接着利用电压分压原理我们就可以计算出PT1000的具体电阻值。这个过程可以通过软件计算实现。6、如果我们能知道PT1000在任意温度下的电阻值则我们只需要根据电阻值查表就可以知道当前的温度。2.4恒流源由于热电阻的自热效应要保证流过电阻的电流尽量小一般希望电流小于10mA经查证铂电阻PT100自体发热1 mW约会造成0.020.75℃的温度变化量, 所以降低铂电阻PT100的电流亦可降低其温度变化量, 然而, 若电流太小, 则易受噪声干扰, 所以一般取值在0.52 mA所以将恒流源电流选择为1mA恒流源。选择芯片为恒压源芯片TL431然后利用电流负反馈转化为恒流源电路如图所示其中运放CA3140用于提高电流源的带载能力输出电流的计算式为其中电阻应取0.1%的精密电阻。最后输出电流为0.996mA即精度为0.4%。恒流源电路应当具有以下几个特性温度稳定性由于我们测温环境为0-100℃所以电流源的输出不应当对温度敏感。而TL431具有极低的温度系数温漂低。负载调整率好如果电流纹波过大将导致出现读数误差根据理论分析由于输入电压在100-138.5mV之间变化而测温范围0-100℃测温精度±1摄氏度所以环境温度每升高1℃输出电压变化应为38.5/1000.385mV为了保证电流的波动不影响精度考虑最极端的情况100摄氏度时此时PT100的阻值应为138.5R。则电流纹波应当小于0.385/138.50.000278mA即负载变化的过程中电流的变化应当小于0.000278mA在实际的仿真中电流源基本不变。3.AD623采集电路方案原理可以参考上述桥式测量原理。低温采集高温采集4.AD620采集电路方案AD620测PT100采集方案高温150°AD620测PT100采集方案低温-40°AD620测PT100采集方案室温20°5.PT100和PT1000抗干扰滤波分析在一些比较复杂的环境恶劣或者特殊环境中的温度采集会受到很大的干扰现象主要包括EMI和REI。比如在电机温度采集应用中电机控制以及电机高速旋转带来的高频扰动。还有如航空以及航天飞行器内部存在着大量温度控制场景对动力系统和环控系统等进行测温和控制。温度控制的核心是温度测量由于热敏电阻的阻值能随温度有线性变化关系采用铂电阻测量温度是一种有效的 高精度温度测量方法。主要面临以下问题1.引线上的电阻容易被引入从而影响传感器测量准确度2.飞机在某些强烈电磁干扰环境下干扰可能被仪表运放整流之后转化为DC输出失调误差影响测量精度。5.1航空航天机载PT1000采集电路参考某航空抗电磁干扰的机载PT1000采集电路设计。在采集电路的最外端设置有滤波器所述的PT1000采集预处理电路适用于机载电子设备接口抗电磁干扰预处理具体电路为15V输入电压经稳压源转化为5V高精度电压源该5V高精度电压源与电阻R1直联电阻R1另一端分为两路一路连至运放的同相输入端一路通过T型滤波器S1连至PT1000电阻A端运放的输出端与反相输入端相接形成电压跟随器反相输入端再与稳压源的接地端口相连以保证同相输入端电压恒为零PT1000电阻一端A通过S2滤波器后再分为两路一路过电阻R4作为差分电压输入端D一路过电阻R2接到AGNDPT1000电阻另一端B通过S3滤波器后再分为两路一路过电阻R5作为差分电压输入端E一路过电阻R3接到AGNDD和E间通过电容C3相连D通过电容C1接到AGNDE通过电容C2接到AGND通过测量D和E两端的差分电压即可算得PT1000精确电阻值。15V输入电压经稳压源转化为5V高精度电压源该5V与R1直联R1另一端分为两路一路连至运放的同相输入端一路通过T型滤波器S1连至PT1000电阻A端。运放的输出与反相输入端相接形成电压跟随器反相输入端再与稳压源的接地端口相连以保证同相输入端电压恒为零此时流经R1的电流为恒定的0.5mA恒流源运放同相端虚断无电流则0.5mA流过PT1000。稳压源选用AD586TQ/883B运放选用OP467A。PT1000电阻一端A通过S2滤波器后再分为两路一路过电阻R4作为差分电压输入端D一路过电阻R2接到AGNDPT1000电阻另一端B通过S3滤波器后再分为两路一路过电阻R5作为差分电压输入端E一路过电阻R3接到AGND。D和E间通过电容C3相连D通过电容C1接到AGNDE通过电容C2接到AGND。R4和R5阻值为4 .02k欧 ,R1和R2阻值为1M欧C1和C2容值为1000pF ,C3容值为0.047uF.R4R5C1C2C3共同构成RFI滤波网络该RFI滤波完成对输入信号的低通滤波滤除的对象包括输入差分信号中携带的差模干扰和共模干扰。对输入信号中携带的共模干扰和差模干扰的‑3dB截止频率计算分别如公式所示代入阻值计算得共模截止频率为40kHZ差模截止频率为2.6KHZ。端点B通过S4滤波器与AGND相连。其中S1到S4的滤波器接地端均引到飞机屏蔽地上。由于流经PT1000的电流为已知的0 .05mA(应该是0.5mA)通过测量D和E两端的差分电压即可算得PT1000精确电阻值。S1到S4选用T型滤波器型号GTL2012X‑103T801截止频率在1M±20。该电路对外接口线均引入低通滤波器对差分电压进行RFI滤波作为PT1000的预处理电路很好地消除了电磁以及RFI辐射干扰这样大大提高了采集值的可靠性。此外从PT1000电阻两端对电压直接进行测量消除了引线电阻带来的误差提高了阻值的准确性5.2 T型滤波器T型滤波器包括两个电感器和电容器。它的两端都是高阻抗其插入损耗性能和 π 型滤波器相似但是它不易出现“振铃”现象可以用在开关电路。物理模型————————————————版权声明本文为CSDN博主「小幽余生不加糖」的原创文章遵循CC 4.0 BY-SA版权协议转载请附上原文出处链接及本声明。原文链接https://blog.csdn.net/qq_41600018/article/details/129531140
