铂电阻温度仪的研制

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用铂电阻测温时，由于铂电阻的阻值与温度成非线性关系，常用硬件电路对其进行线性补偿，这不但增加了系统的复杂性，而且降低了测量精度。

我们分析铂电阻阻值与温度的函数关系，建立温度与电阻值的二次方程，通过求解二次方程的根，计算出被测温度值，此方法调试简单、精度高。

1数学模型我们研究的温度测量范围为-50℃～200℃，精度要求 ±0.2℃。选用PT1 00铂 电阻温度传感器(TCR0.003851)，铂电阻采用恒流供电，如图l。

PtlO0铂电阻的阻值与温度函数关系如下：- 200℃

在测量温度范围内，参数C对电阻值的影响甚微，故将-200℃

/ 篓 《以图1为研究对象，放大器输出电压为：U(t)KIR(t)KIRo(1R(t)Ro(1 (3)式中：JI为放大器放大倍数；伪 流过PT100$fl电70阻的电流。

当t-0时， O) IRo (4)比较式 (3)、 (4)可得：0/ 0)l 朋 (5)电压u(0经A/D转换，对应的数字量为D，故有： D UREF/DREF； (6)式中：UREr为A/D转换器基准电压；DREF为与UREF对应的数字量令，当tO时， 0)对应的数字量为Do，则有U(0)Do UF/DREF (7)比较式 (6)、 (7)可得：0/ O)：D/Do (8)由式 (5)、 (8)得：D/DoIAtB整理为： A什1-D/D00求解方程，得：t：---- --2B(9)我们设计的温度计测量最大值为200℃，根据R(0)100 Q，R(200) 1 75.86 Q，只要保证t-200C时，A/D转换器不溢出，就可先将D0确定为定值，因为我们可以通过调节放大器的放大倍数 来得到tO℃时A/D转换器的数字量值，不妨令D0等于l0000。根据式 (7)，只要知道了Do，就可通过A/D转换器的采样值计算出温度。

2硬件电路系统的硬件主要由TL431恒流电路、AD620增益调节电路、ICL7l35 A/D转换器、AT89C52单片机、MAX7219显示驱动、MAX232通信电路等组成，电子测量技术Electronic Measurement 电子技术其框图如图2所示。

墨，赝幂辱无嘲 铂 电阻温度传感器采用四线制工作方式。

TL431的温漂为50ppm/C，由TL431组成精密恒流电路，对铂电阻恒流供 电，工作电流为12.5V 4 1.04mA；放大器选用AD620仪用放大器，其温度漂移为0.3 u v/℃；R6、C4组成-阶低通滤波，滤除工频干扰，整个电路的增益通过WI调节。

为了获得足够的温度分辨率，A/D转换器选用ICL7135，精度为4位半，ICL7135的时钟信号由AT89C52的ALE引脚16分频得到，频率为115.2kHz。

2.2数据处理单元AT89C52是Atmel公司生产的8位单片机，为大家所熟悉，在本系统中，其工作频率为11.0592MHz。

MAX72l9是MAXIM公司生产的LED驱动芯片，可驱动8位LED数码管，用它来驱动数码管显示，具有结构简单的特点，在本系统中，用它驱动4位LED数码管显示。

将参数代入，并令D010000，化简关系式(9)，得：tX-4-fTZ (i0)其 中 ：X3.3838E3； 1.3l8l 8E7；Z-1.7316E2由式 (10)可以方便地计算出被测温度值。

在程序设计中，采用Keil uVision2软件编程，71系统软件为拈化结构。温度计算拈设计成子程序，函数输入量为A/D转换器的采样值。代码如下：#define DATA-X 3.3838E3#define DATA-Y 1.31818E7#define DATAZ -1.7316E2float PT I O0(unsigned int DATAD)floattmp1；tmplDATAD；tmplDATA Z tmpl；tmp1DATA Ytmp1；tmplsqrt(tmp1)；tmplDATAX-tmpl；return(trap1)；4总结本文提出的铂电阻温度值求解法，可方便地计算铂电阻温度，其精度与铂电阻的Ro值和工作电流无关，只与电路的稳定性相关。要得到足够的测量精度，需选择l4位以上的A/D转换器。