PT100温度传感器电路设计与非线性校正

"本文主要介绍了PT100温度传感器的测量电路设计，包括前置放大电路、单片机的A/D转换以及非线性校正。PT100是一种广泛使用的铂电阻传感器，适用于广泛的温度测量范围。电路设计考虑了简化接入方式并利用软件校正来处理非线性问题。" 在温度测量领域，PT100是一种常见的温度传感器，由铂丝制成，具有出色的稳定性和线性特性，可工作在-200℃至650℃的温度范围内，而在此电路中，其工作范围限定在-19℃至500℃。电路主要由两个部分构成：传感器前置放大电路和单片机A/D转换与显示控制部分。 前置放大电路的设计简洁，PT100与一个3K92的电阻串联，然后连接到5V电源。虽然这种简单的接法可能导致非线性问题，但可以通过单片机的软件校正来解决。PT100的电阻值会随着温度变化，例如在0℃至500℃之间，电阻值从100Ω变化到280.9Ω。电路采用分压原理，通过公式Vcc/(PT100+3K92) * PT100 计算出不同温度下的输出电压。 单片机的A/D转换器用于将模拟电压转换为数字值。在满量程1023字的情况下，目标是当PT100显示500字时，对应于某个特定的温度电压。为达到这个目标，需要对传感器的原始输出电压进行放大。计算公式为 (500/1023*Vcc)/传感器两端电压(mV/℃)，其中Vcc为系统供电电压（5V）。根据计算，放大倍数约为10.466。需要注意的是，实际操作中，理想值500字可能需要调整为450字以匹配电路的实际表现。 放大电路采用两级运算放大器，后级固定放大5倍，前级放大约2.093倍，通过微调电位器确保精确调整到所需的放大倍数。此外，电路中还包含用于调整零点和满度的电位器，以确保在零度和最高测量温度时的准确显示。 这个PT100温度测量电路巧妙地结合了硬件设计与软件校正，通过精确的放大和校正机制，实现了对PT100传感器输出的准确转换和显示，为温度测量提供了一个可靠的解决方案。