使用温度传感器为 PT100,这是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至 650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至 500℃ 范围.。
整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机A/D转换和显示,控制,软件非线性校正等部分.
前置放大部分原理图如下:
工作原理:
传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式.
按照 PT100 的参数,其在 0℃ 到 500℃ 的区间内,电阻值为 100 至 280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：
温度 ℃ |
PT100 阻值 Ω |
传感两端电压 mV |
0 |
100.00 |
124.38 |
1 |
100.39 |
124.8 |
50 |
119.40 |
147.79 |
100 |
138.51 |
170.64 |
150 |
157.33 |
192.93 |
200 |
175.86 |
214.68 |
250 |
194.10 |
235.90 |
300 |
212.05 |
256.59 |
350 |
229.72 |
276.79 |
400 |
247.09 |
296.48 |
450 |
264.18 |
315.69 |
500 |
280.98 |
334.42 |
后级单片机电路的原理图如下：
从传感器前置放大电路输出的信号，就送入到 HT46R23 的 A/D 转换输入端口（PB0/AN0），由单片机去进行各种必需的处理。首先是进行软件非线性校正，把输入信号按照不同的温度值划分为不同段，再根据其所在的段分别乘以不同的补偿系数，令其与理论值尽量接近，经过非线性校正的数字，才被送去进行显示，比较用户设定的控制值等等。
各段的非线性补偿系数见下列表格（仅仅列出主要段的数据，非全部表格内容）：
传感电压
传感电压 |
mV/℃ |
内部AD读数 |
校正系数 |
124.3781 |
供电电阻=3K92±1%,供电电压=5.000V±1% |
||
124.8450 |
0.4670 |
1.00 |
1.0000 |
147.7942 |
0.4683 |
50.14 |
0.9972 |
170.6414 |
0.4626 |
99.06 |
1.0095 |
192.9326 |
0.4570 |
146.80 |
1.0218 |
214.6802 |
0.4515 |
193.36 |
1.0343 |
235.8961 |
0.4461 |
238.79 |
1.0469 |
256.5918 |
0.4407 |
283.11 |
1.0597 |
276.7898 |
0.4355 |
326.36 |
1.0724 |
296.4779 |
0.4302 |
368.52 |
1.0854 |
315.6891 |
0.4251 |
409.65 |
1.0985 |
334.4220 |
0.4201 |
449.76 |
1.1117 |