caozhi 发表于 2011-11-2 08:44:15

漫谈PT100测温电路经验

最近刚刚做了一个PT100的测温电路使用的是358两级放大，内部采集电压，使用的是实际测量电阻得出温度然后通过AVR内部采集的ADC中的数值拟合的直线函数，精度还可以，下面是电路，欢迎拍砖啊，呵呵
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_47/ourdev_690930PRRFPO.jpg
(原文件名:图片1.jpg)
这次做的要求是-20--400左右，现在只是测试，这样做的缺点很明显，拟合的直线是认为PT100的温度电阻是直线函数，这就带来了误差，还有就是测量电阻的时候肯定有系统误差和测量仪器误差，这样的话就会是拟合的曲线在距离实际测量点的数据越远得到的温度越不正确，这是困扰的，所以想多个温度阶段拟合多条曲线，这样的话提高准确度，但是呢增加了任务量，小小见解

ju748 发表于 2011-11-2 08:51:14

这431或者啥XXX飘得。。。精度荡然无存了。。。。

caozhi 发表于 2011-11-2 08:53:28

啊，那是个很压源啊

caozhi 发表于 2011-11-2 08:54:33

其实我的精度不许要太高，1-2°之内就行了，楼上说说我这电路的缺点吧，谢谢了

mcu5i51 发表于 2011-11-2 11:44:18

看电路感觉像是教科书；
建议加入低通滤波电路，去耦电容之类的，线长了会有各种干扰传进来，导致工作不稳定；
PT100最好是3线接法，要不然电缆10欧姆电阻会有30度的影响
感觉R4 R6阻值47是不是小了些，增益由电桥电阻承担了；
另外应该取消基准源，使AVR和这个电路公用一个稳定些的电压就行，反正是按照比例测得，基准电压准确度关系不大，稳定就行；
既然都用上运放了，加一个正反馈线性化也不错，用AVR 10BitADC好像拟合线性不是太好；
调零点时358输出范围控制在3V以下，也不要接近0V；
其他的想不到了，感觉两级放大有点浪费

zhuangchao123 发表于 2011-11-2 13:13:38

要使用三线的PT100才行的，必须加入导线检测电路，不然误差太大

qiaolx2006 发表于 2011-11-2 15:13:03

TL431恒流源的方案原来搞过，配上0.1%电阻，精度还凑合，与楼主的差不多

caozhi 发表于 2011-11-3 20:22:49

谢谢各位的回答，这个是根据凌阳公司的一个方案做的，在灵敏度上却是是不大灵敏，我采用的是读取ADC中的数值和现实的温度做了一个表格拟合函数直线，这个需要多个直线才可以，要不在远离测试点的点误差较大，我想考虑是不是又更好的方案，欢迎各位指导

nicksean 发表于 2011-11-3 21:40:32

正反馈线性化，能给个电路看看不？

nicksean 发表于 2011-11-3 22:19:20

http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_47/ourdev_691569R31FLF.GIF
这是我的电路，-60~40度，低温误差大，-20度时高了2度(跟18B20比) (原文件名:MyPT100.GIF)

caozhi 发表于 2011-11-4 08:34:54

楼上的电路的pt100呢，左边的电路是一个参考电压吧，后面的电路有点晕啊，没算出多大放大作用，还请指导了

nicksean 发表于 2011-11-4 13:04:57

回楼上，PT100接在TK和地之间, 忘了插件了。电源12V, TL431只是给运放供电(7V, R31短路)，目的是让358输出范围落在0~5V, AD用的STC12C5A16AD.

nicksean 发表于 2011-11-4 13:10:00

没实验条件，不知-60度能差多少，我家冰箱冷冻到-20度。程序里是按线性处理的，用mathicatics 画了一下曲线，发现在我所用的范围里，非线性误差似乎不是很大，没仔细看，对那个软件用得不熟。

caozhi 发表于 2011-11-5 11:42:19

现在正在研究什么放大电路非线性是真更小，这样才能采集到更准确的电压数值，如果后面的非线性失真厉害，那么pt100在怎么线性都不行啊，其实使用线性函数分段来求应该是不错的，只要模拟的函数斜率差不多，应该很真确，现在正在论证中

liumaojun_cn 发表于 2011-11-5 13:07:45

mark

caozhi 发表于 2011-11-11 17:13:25

分析完成了电路：下面是详细的文档介绍

caozhi 发表于 2011-11-11 17:15:57

点击此处下载 ourdev_694323KXD3IJ.xls(文件大小:258K) (原文件名:PT100_100-400.xls)
点击此处下载 ourdev_694324QVIPXB.pdf(文件大小:55K) (原文件名:PT100加热电路.pdf)

caozhi 发表于 2011-11-11 17:17:10

文档无法上传
P100电压采集放大电路：
前半部分是4.096V恒压源电路，然后是一个桥式电压采样电路，后面是一个电压放大电路。

一 4.096V恒压源电路：



        因Vref = 2.5V，故有4.096 = （1 + R1/R2）*2.5，得出R1/R2 = 1.6384，可以通过调节滑动变阻器实现。
       
       
二 桥式电压采样电路
        这是一个桥式电压采样电路，其原理是将V2作为参考电压，通过V1的变化去得到一个相对的电压数值，这样就能得到PT100的电阻数值，从而得到当前温度数值。
        其中相对数值是通过R7去调节，可以是任意，其R7的主要作用还是在校准温度使用。
        根据项目需要，现在使用的R7的阻值是138.5002Ω，也就是PT100在100摄氏度是的温度数值。
       
       
三 电压放大电路

分析电路，
1 根据“虚断”原则，流过R3和R8电流相等 (V1 - Vx)/R3 = Vx/R8
2 根据“虚断”原则，流过R6和R1电流相等（V2-Vout）/（R6 +R1）= (V2-Vy)/R6
3 根据“虚短”原则，Vy = Vx
4 根据这3个公式得出：11V1-10V2 =Vout
        理想要的数值是10倍的放大倍数，但是现在在输出端多了减了V1，根据模拟的数值可知，V1的取值范围是0.215 - 0.36835241646对应温度范围是44.032 - 75.43
        所以对得到的电压数值要电压补偿，其补偿后的数值参考表格

lionsg 发表于 2012-4-17 23:41:33

mark，用三线制还是很有好处的

kms2hh 发表于 2012-4-18 00:10:42

非常好的资料，收藏了

YRHeng 发表于 2012-4-18 00:36:13

正好参考一下，老师今天要求我们用PT100做个温度计。

dory_m 发表于 2012-4-18 08:46:25

用lm358精度多少？{:shutup:}{:shutup:}{:shutup:}

majiansongok 发表于 2012-5-15 09:43:24

我也在找个pt100的电路

syauxwm 发表于 2012-6-7 17:01:02

学习呵呵，MARK

mcuyrj 发表于 2013-1-19 13:21:05

正好 用着 学习

wxxujian 发表于 2013-1-24 16:03:09

好资料，多谢楼主分享

cyq001 发表于 2013-1-25 09:09:44

谢谢,收藏

dingliming 发表于 2013-1-25 09:45:59

要是线很短很粗，精度要求不是特别高，2线就可以了，用MC1403加一个运放做一个恒流源，注意最好是1ma，其他电流只要不造成明显的温升就可以，然后再把0度时候的100欧姆减掉再放大就可以了，这样保证动态范围，反正不用什么线性化电路，这都是模拟电子时代的方法，现在的单片机我就用查表法，也不做拟合插值什么的。我觉得应该够用了。

dingliming 发表于 2013-1-25 09:47:27

最好用恒流源激励，不要用电桥法。

aworker 发表于 2013-1-25 09:57:45

学习了！

dragonwww 发表于 2013-1-25 10:26:27

如果精度要求高的话358还是换个好点的运放吧,而且软件这块处理好的话精度还可以的,我这做到0-380度范围内<0.3(接精密电阻箱实测).
反而现在热电偶的老是精度做不好,冷端补偿没有个精度高又不用复杂调试的方法.

sxmilovebb2 发表于 2013-1-25 10:58:58

使用时比标定时多加上导线电阻即可

dingliming 发表于 2013-1-25 13:22:19

本帖最后由 dingliming 于 2013-1-25 13:23 编辑

就用传感器自带的镀银线接上，估计误差不会很大

gtiger.9898 发表于 2013-2-21 15:16:34

caozhi 发表于 2011-11-11 17:17 static/image/common/back.gif
文档无法上传
P100电压采集放大电路：
前半部分是4.096V恒压源电路，然后是一个桥式电压采样电路，后面是一 ...

能否留下联系方式 我的qq 875279516

mmy168 发表于 2013-3-1 11:04:00

放大器决定放大倍数的电阻的精度是不是要求比较高？还有运放的温飘是不是会有影响？楼主电路中的右侧运放是接的正反馈有谁能分析一下电路的作用？谢谢了。

553716434 发表于 2013-4-1 17:53:19

mark   学习一下

lwjsxz 发表于 2013-4-9 09:42:25

    mark   学习了！

liushiming82 发表于 2013-6-7 14:04:21

楼主，这个电路PT100的延长线可以达多少米

electricdream 发表于 2013-6-10 22:53:32

MARK一下先

龙缘天下 发表于 2013-9-25 11:52:18

恒流源量产一致性很难，没有好的解决办法吗？精度做到0.1度，431有误差，不是很好

lylatyou 发表于 2013-9-26 12:59:57

龙缘天下 发表于 2013-9-25 11:52 static/image/common/back.gif
恒流源量产一致性很难，没有好的解决办法吗？精度做到0.1度，431有误差，不是很好 ...

这不是问题，恒流源用个运放加个MOS实现，做成 IOUT=VCC/2000，VCC=5V时，IOUT=2.5mA，恒流电流随VCC比例变化。

恒流源驱动PT100，压降值和PT100电阻成欧姆定律的关系。

后面的ADC的参考电压由VCC经过分压电路直接送到，ADC的采样量化比例也就随VCC比例变化，且和恒流源、PT100压降值同步。VREF=VCC*分压电阻比例，ADC编码值=最大编码值*RTD*IOUT*/VREF

这样电源VCC自身的误差就被系统抵消了，ADC的编码输出只和PT100回路的电阻有关。

代入所有参数，有：

ADC编码值=最大编码值*RTD*VCC/2000/(VCC*分压电阻比例)=最大编码值*RTD/(2000*分压电阻比例)，VCC被约掉，VCC如果有噪声或者误差，也就被抵消。

三线制的情况，则提供两路同样的恒流源，两个压降缓冲后送入差分输入、外置VREF的ADC，就实现了。

误差主要表现在 恒流源设定电阻、分压电阻以及ADC的误差这三个地方，前两者可以采用低TCR，高精度的精密电阻，ADC可以根据产品需求选择合适的ADC，后期校准主要针对0点、灵敏度这两方面。

adee4210 发表于 2013-10-19 16:06:28

it_yrj 发表于 2013-11-6 14:11:54

Mark一下

emobbs 发表于 2013-12-5 12:11:55

Mark一下

片羽之神 发表于 2014-8-13 17:31:00

学习了！标记一下！

czclg 发表于 2014-8-13 21:33:00

学习一下

wangbin6030 发表于 2014-8-18 16:37:45

最近在研究PT100测温电路，楼主有没有示例程序，给大家共享一下。

whele 发表于 2014-10-11 14:07:13

{:shocked:}{:shocked:}{:shocked:}

blade_li 发表于 2014-10-11 15:19:48

学习一下

okeykat 发表于 2014-10-11 15:33:24

我以前是用恒流源给pt100供电的，

gdmfq 发表于 2014-10-11 15:40:53

好资料，多谢楼主分享

ZJSXHWL000000 发表于 2014-10-13 07:48:46

非常好的资料，收藏了

yanmei2014 发表于 2014-10-27 16:01:25

PT100加热电路.pdf
总结成一个文件，供大家参考。

雨中的风铃 发表于 2014-10-29 12:36:56

谢谢分享！！！！！！！！！！！！！！！

仰望无垠 发表于 2014-10-31 17:54:59

PT100用来测人体体温，有没有实际意义，精度要求做到0.1℃

zsg211550 发表于 2014-10-31 18:59:58

进来学习经验的

viq505 发表于 2015-4-13 09:28:39

zhuangchao123 发表于 2011-11-2 13:13
要使用三线的PT100才行的，必须加入导线检测电路，不然误差太大

谢谢学习了

lwjok008 发表于 2017-12-29 14:46:08

正在做PT100测温系统，还要搞出电流环输出，为何你TL431的输出电压不再抬高一些，比如达到4V，这样也比较容易采集
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