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基于单片机的铂电阻高精度温度测控系统

摘要:简要阐述了用单片机实现由Pt100进行温度测量温度测控系统的方法，该方法在硬件方面采用由恒流源对
Pt100供电、12位精度A/D电压测量的方法，克服了传感器引线电阻带来的测量误差，显著提高了温度测量精度。并
配有液晶显示、功能键盘、报警输出、控制输出电路，该系统已经在某化学反应釜温度控制中使用，运行状态表明:该系
统参数设定方便，工作稳定，测量、控制精度高。
关键词:铂电阻;单片机;测控系统
High precision temperature measurement and control system of platinum
                resistance based on single chip computer
                                      Wang Yannian
(College of Electronics and Information, Van University of Engineering Science and Technology, Van 710048)
Abstract: The temperature measurement and control system is designed and realized by using single chip microcomputer
(SCM). It is introduced that the adoption of the invariable current source power to the Pt100 and 12 bit A/D for
voltage measurement in hardware. Overcame the error generated from the down-lead resistance of the sensor, and
improved the precision of the temperature measurement. The system is characterized with LCD, keyboard, alarm
output and control output circuit. This system achieves good effect on kettle temperature control in some chemical
reactor. It sets parameters conveniently, and works stably, has high precision in measurement and control.
Keywords: platinum resistance; single chip microcomputer (SCM);temperature measurement and control system
0引言
    由于铂电阻在低温区(一200-+8500C)的线性及灵
敏度较好，故其作为温度检测元件被大量使用。铂电阻有
多种型号应用于不同的温度测量场合，其温度测量原理是
将温度变化转变为电阻值的变化，例铂电阻Pt100的阻值
变化规律为:当一2000C <-t<0℃时:Rt=Ro[I+At+BtZ+
Ct3 (t-100)];当一00C(t镇850℃时:Rt=R,[I+At-I-BtZ];
式中:A=3.9080X103( 0C');B=一5. 802 X 10-' (C-2 ) ;
C=-4. 27350 X 10-'Z (0C-" )，即在00C时阻值为100Q,1000C
时阻值为138. 5SZ。因此，只要测出Pt100的阻值即可换算
出被测温度值，常规的测量电路是将Pt100作为电桥的一
个桥臂，将PtI00的阻值变化转化为电压变化，进而测量出
温度。这种测量电路需要根据Pt100的引线长度来进行标
定以消除引线电阻带来的测量误差。本文介绍的电流源
测量方法不需要标定即可以进行测量，由单片机构成的测
量及控制单元与Pt100配合完成温度测量、显示、调节输
出、报警输出等功能。
1硬件介绍
    基于单片机的铂电阻高精度温度测控系统由单片机
系统、显示电路、功能键盘、恒流源及8路12位A /D转换
电路、D/A转换电路、开关量报警输出电路构成。铂电阻
为4线制接线方式，分为电流回路和电压测量回路。恒流
源电路给铂电阻提供恒定电流，由此电流在铂电阻上产生
的电压通过另一回路送至A/D转换器，由于A/D转换器
具有很高的输人阻抗，而电压测量回路的电流很小，故电
压测量回路的电压损失可以忽略不计，这样可以使得测量
具有较高的精度。系统结构如图1所示。
1.1恒流源电路
    恒流源电路由精密运算放大器()P07等构成，如图2
所示。考虑到引线电阻及Pt100测量电阻和电压等因素，
恒流源电路输出l OmA电流(在850℃时，Pt100阻值为
390. 48SZ)，这样在温度测量范围内可以尽量提高送人A 'D
转换器的电压，以减少误差。

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谢谢            了

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