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williamhill吧:温度传感器工作原理及其应用

发布时间:2022-05-27 11:10:55 来源:william威廉希尔 作者:williamhill吧

  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.

  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 280.9,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:

  单片机的 10 位 A/D 在满度量程下,最大显示为 1023 字,为了得到 PT100 传感器输出电压在显示 500 字时的单片机 A/D 转换输入电压,必须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/℃ ) ,(Vcc=系统供电=5V),可以得到放大倍数为 10.466 。

  关于放大倍数的说明:有热心的用户朋友询问,按照 (500/1023 * Vcc)/传感器两端电压不能得到 10.466 的结果,而是得到 11.635的结果。实际上,500 个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的,自然得到的数字仅仅为 450 个字,因此,公式中的 500℃ 在实际计算时的取值是 450 而不是 500 。450/1023*5/(0.33442-0.12438)10.47 。其实,计算的方法有多种,关键是要按照传感器的 mV/℃ 为依据而不是以被测温度值为依据,我们看看加上非线 ,这样,热心朋友的计算结果就吻合了。

  运算放大器分为两级,后级固定放大 5 倍(原理图中 12K/3K+1=5),前级放大为:10.465922/5=2.0931844 倍,为了防止调整时的元器件及其他偏差,使用了一只精密微调电位器对放大倍数进行细调,可以保证比较准确地调整到所需要的放大倍数(原理图中 10K/(8K2+Rw)+1)。

  通常,在温度测量电路里,都会有一个“调零”和另一个“调满度”电位器,以方便调整传感器在“零度”及“满度”时的正确显示问题。本电路没有采用两只电位器是因为只要“零度”调整准确了,就可以保证整个工作范围的正确显示,当然也包括满度时的最大显示问题了。

  那么,电路中对“零度”是如何处理的呢?它是由单片机程序中把这个“零度”数字直接减掉就是了,在整个工作范围内,程序都会自动减掉“零度”值之后再作为有效数值来使用。

  当供电电压发生偏差后,是否会引起传感器输入的变化进而影响准确度呢?供电变化后,必然引起流过传感器的电流发生变化,也就会使传感器输出电压发生变化。可是,以此同时,单片机的供电也是在同步地接受到这种供电变化的,当单片机的 A/D 基准使用供电电压时,就意味着测量基准也在同步同方向发生变化,因此,只要参数选择得当,系统供电的变化在 20% 之内时,就不会影响测量的准确度。(通常单片机系统并不允许供电有过大的变化,这不仅仅是在温度测量电路中的要求。)