温度是作业操控中十分重要的物理量,用于温度丈量的传感器主要有热电阻、热敏电阻、热电偶、半导体温度传感器等,这些传感器各自有自己的特性与适用范畴,规划人员有必要依据自己特定的运用来挑选适宜的传感器。
热电阻(RTD)是运用细金属丝缠绕在支架上,而构成的电阻阻值随温度改变的具有较高精度的温度传感器,作业温度规模为-200℃~+850℃。常见的RTD资料有镍、铜、铂等,其间又以100Ω(0℃时)铂制热电阻最为常见。因为铂金属的物理、化学特性都十分安稳,铂电阻以精度高、长时间安稳性好、重复性好、呼应快速等特色得到广泛运用。
下面公式描绘了Pt100的温度特性,从公式中能够看到Pt100的温度与电阻特性显然是非线性的,但与热电偶、热敏电阻比较,Pt100的线性度经好许多,因而非线性校对也比较
简单。前期的非线性校对多选用杂乱的模仿电路完成,跟着电子技术的开展,现在在实践运用中,一般运用单片机进行查表结合插值的办法对Pt100进行非线性校对。
因为热电阻是无源器材,在运用过程中需求外部鼓励才干作业,在运用过程中有必要留意鼓励电流的巨细要适宜。电流过大会导致Pt100本身发热,发生丈量差错,因而在规划过程中有必要依据丈量要求细心规划信号调度电路,保证传感器本身发热发生的差错在可接受规模内。
一、为什么选用三线制、四线制接法
因为Pt100温度系数只要0.385Ω/℃,假如传感器与操控器之间间隔较远,需求较长的引线,那么因为引线电阻而发生的丈量差错可能会很严重。例如,现假设有一个Pt100经过100英尺(约30米)的30号铜引线与操控器相连,30号铜导线的电阻为0.105Ω/英尺,假如选用惯例的两根引线的接法,如下图,则引线上共发生21Ω电阻,即相当于55 的丈量差错!
为处理这一问题,Pt100除了两线制接法,还有三线制与四线制接法,来下降乃至消除引线电阻带来的丈量差错。
二、恒流源鼓励的两、三、四线制接法
上文现已说到,Pt100是电阻式温度传感器,其温度丈量的实质其实是丈量传感器的电阻。一般的做法是将电阻转换成电压或电流等电信号进行丈量,由单片机对丈量成果进行线性化。一般Pt100进行温度丈量有两种计划:
1. 规划一个恒流源经过Pt100热电阻,经过检测Pt100上的电压来核算温度;
2. 选用惠斯通电桥,电桥的四个电阻中有三个是稳定的,别的一个选用Pt100热电阻,当Pt100的电阻值发生改变时,测验端将发生一个电热差,由此电热差来核算温度。
别的还有一类称为“份额法”的丈量办法,可看做第一类丈量办法的改善,后文将做具体介绍。