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    溫度傳感器電路原理圖 溫度傳感器工作原理是什么?
    2019-12-18 00:27:14 來源:朵拉利品網

    1, 溫度傳感器工作原理是什么?



    熱電阻阻值呈正溫度特性,其阻值隨溫度升高而升高.例如:Pt100溫度傳感器在0℃時阻值為100Ω, 100℃時阻值為138.51Ω, 200℃時阻值為175.86Ω……
    溫度每升高1℃,阻值增加0.38Ω左右.只要測出相對于100Ω阻值的增量,就可以得到相對于0℃的溫度增量.實際應用中常采用不平衡電橋來檢測Pt100阻值增量(見附圖一).
    圖一中,Rt為Pt100溫度傳感器,它和其余的三個橋臂電阻R組成了一個電橋,R的阻值為100Ω.當測量溫度為0℃時,Pt100傳感器為100Ω,電橋平衡,通過檢流器(表頭)的電流為“零”,指示為0℃.當測量溫度高于0℃時,Pt100傳感器阻值將大于100Ω,電橋不平衡,通過檢流器(表頭)的電流不為“零”,在表頭指示的位置標上被測點的溫度值.被測點溫度愈高,表頭的偏轉愈大,表示的溫度值就愈大.
    如果測點距離儀表(電橋)很遠,Pt100傳感器和儀表間連接導線的電阻將會影響檢測的正確性.從圖一中可以看到,接傳感器的橋臂在0℃時的阻值不是100Ω,而是(100+2r)Ω.熱電阻三線接法可以消除導線電阻的影響.從圖二可看到兩根導線的電阻被分別接在上下兩個橋臂中,導線電阻引起的測量誤差被抵消了.
    熱電阻的四線接法……?不清楚,有這樣的接法嗎?

    2, 溫度傳感器的工作原理?



    壓,
    單片機的 10 位 A/D 在滿度量程下,最大顯示為 1023 字,為了得到 PT100 傳感器輸出電壓在顯示 500 字時的單片機 A/D 轉換輸入電壓,必須對傳感器的原始輸出電壓進行放大,計算公式為:(500/1023 * Vcc)/傳感器兩端電壓( mV/℃ ) ,(Vcc=系統供電=5V),可以得到放大倍數為 10.466 。
    關于放大倍數的說明:有熱心的用戶朋友詢問,按照 (500/1023 * Vcc)/傳感器兩端電壓不能得到 10.466 的結果,而是得到 11.635的結果。實際上,500 個字的理想值是無法靠電路本身自然得到的,自然得到的數字僅僅為 450 個字,因此,公式中的 500℃ 在實際計算時的取值是 450 而不是 500 。450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。其實,計算的方法有多種,關鍵是要按照傳感器的 mV/℃ 為依據而不是以被測溫度值為依據,我們看看加上非線性校正系數:10.47*1.1117=11.639499 ,這樣,熱心朋友的計算結果就吻合了。
    運算放大器分為兩級,后級固定放大 5 倍(原理圖中 12K/3K+1=5),前級放大為:10.465922/5=2.0931844 倍,為了防止調整時的元器件及其他偏差,使用了一只精密微調電位器對放大倍數進行細調,可以保證比較準確地調整到所需要的放大倍數(原理圖中 10K/(8K2+Rw)+1)。
    通常,在溫度測量電路里,都會有一個“調零”和另一個“調滿度”電位器,以方便調整傳感器在“零度”及“滿度”時的正確顯示問題。本電路沒有采用兩只電位器是因為只要“零度”調整準確了,就可以保證整個工作范圍的正確顯示,當然也包括滿度時的最大顯示問題了。
    那么,電路中對“零度”是如何處理的呢?它是由單片機程序中把這個“零度”數字直接減掉就是了,在整個工作范圍內,程序都會自動減掉“零度”值之后再作為有效數值來使用。
    當供電電壓發生偏差后,是否會引起傳感器輸入的變化進而影響準確度呢?供電變化后,必然引起流過傳感器的電流發生變化,也就會使傳感器輸出電壓發生變化??墒?,以此同時,單片機的供電也是在同步地接受到這種供電變化的,當單片機的 A/D 基準使用供電電壓時,就意味著測量基準也在同步同方向發生變化,因此,只要參數選擇得當,系統供電的變化在 20% 之內時,就不會影響測量的準確度。(通常單片機系統并不允許供電有過大的變化,這不僅僅是在溫度測量電路中的要求。)
    從傳感器前置放大電路輸出的信號,就送入到 HT46R23 的 A/D 轉換輸入端口(PB0/AN0),由單片機去進行各種必需的處理。首先是進行軟件非線性校正,把輸入信號按照不同的溫度值劃分為不同段,再根據其所在的段分別乘以不同的補償系數,令其與理論值盡量接近,經過非線性校正的數字,才被送去進行顯示,比較用戶設定的控制值等等。
    本電路還有一個特點,就是用戶可以在工作范圍內,任意設定 3 個超限控制值。當測量顯示值大于設定值的時候,對應的控制端口就會輸出高電平。利用這個高電平信號,再外接一級三極管驅動繼電器的電路,就可以實現自動控制。在某一個控制端口輸出高電平的同時,與之串聯的 LED 發光管會同時點亮,以便提示使用者是哪一個設定值在輸出控制信號。
    電路中的 24C02 是電存儲器,可以把使用者設定的控制值可靠地保存起來,即使掉電也不會丟失數據。
    電路圖中還有 3 只按鍵,它們分別是“設定”、“加置數”和“減置數”操作按鍵,用于使用者進行超限值的設置。使用方法如下:
    按動一下設定鍵,屏幕顯示“1--”,表示現在進入第一個超限值的設置,三秒后屏幕自動跳轉到顯示“***”并閃爍(*** 代表原來電存儲器里儲存的超限數值),然后,按壓加數鍵(或減數鍵),屏幕上的最低位的數字就會加一(或減一),如果按住按鍵三秒以上本電路還有一個特點,就是用戶可以在工作范圍內,任意設定 3 個超限控制值。當測量顯示值大于設定值的時候,對應的控制端口就會輸出高電平。利用這個高電平信號,再外接一級三極管驅動繼電器的電路,就可以實現自動控制。在某一個控制端口輸出高電平的同時,與之串聯的 LED 發光管會同時點亮,以便提示使用者是哪一個設定值在輸出控制信號。
    電路中的 24C02 是電存儲器,可以把使用者設定的控制值可靠地保存起來,即使掉電也不會丟失數據。

    名詞解釋


    100

    100(One hundred)是一個阿拉伯數字、偶數,也是最小的三位數。100是99和101之間的自然數,為2與50的乘積;在玄幻風水中,100被稱為圓滿的數字。

    Pt100

    pt100是鉑熱電阻,它的阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時阻值為100歐姆,在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆,它的阻值會隨著溫度上升而成近似勻速的增長。

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