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第25卷第4期
杭州电子科技大学学报
Vol 25 No 4
2005年8月
Journal of Ianzhu Dianzi University
Ag.2005
基于P100的电子温度表设计
陈德龙,秦会斌
(杭州电了科技大学电子信息学院,浙江杭州310018)
摘要:削述了电了温度表组成部分的基本构成和T作原理。采用铂电阻P100作为温度传感器件
?」Pt100电阻-温度曲线关系进行测定、山测定结果得出P100的电阻温度函数关系。利用伯电
阻的温度一电阻特性,将温度信号直接转化为电信号,再通过单片机控制程序,将电信号转化为数
字信号,再将其温度偵在显示器上显示出米,从而实现对」温度的测量。电了温度计的检测范間
关健词:单片机;铂电阻;电子温度表
中图分类号:IN202
文献标识码:A
文章编号:1001-9146(2005)04·0042-04
引言
传感器属于信息术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工农业生、科学研究和生活
等领域,数量高居各种传感器之首。死论在业、农业、科学研究、国防和人们日常生活的各个方而,温
度测量和控制都是板为重要的课题。随着电子技术和材料科学的发,对各种新型的热敏元件及温度
感器要求结构先进性能稳定,以满足対温度测控披术提出的越来越高的要求。本次设计的主要目
的是设让出价格低脈的而精度相对较高的民用的基于单片机的电子温度表,所以在设计产品方案时,重
点考虑元器件价格、功耗以及精度等诸多方而问题
1系统组成原理
电了温度表中温度感应模块将温度变化转化为电量变化,通过AD转换得到数字量,传输个单片机
控制模块进行处理,最斤处理斤的温度数据通过显示模块显示,其组成原理图如图1所示。
温应模块
单片机控制抉
盛模块
图1电子温度表组成框图
2P100电阻温度曲线的测定
本文釆用铂电阻pt100温度传感器米测暈温度的变换。铂电阻温度传感器是利用其电阻与温度成
定函数关系而制成的温度传感器2。山于电阻的特性曲线是非线性的,标准的电阻与温度关系
是以分度表的形式给出的。同时用电阻一温度多项式函数R(T表小。在实际测量中,本文采用使用温
度电阻函数T(n)更便干测量与计算。
收稿日期:2005-07-01
作者简介:陈德庀(1981-),男、安徽邱人,本科毕业生,电子科学与技术
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第4期
陈德龙等:基于P100的电了温度表设计
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Pt100铂电阻的测温范围是-200C~600C,在0C时电阻为10092。首先需要测试P100的温度
电阻变化关系,从而得到它们的函数表达式。已知P100的电阻一温度关系线是非线性的,所以必须
采用一神近似。利用现有的条件利尽可能简单的仪器准确测得所需要的数据,本文所采用的测试式
如下
(1)将所要测量的温度范围划分为3段以方使测量。
1)-40C~27C;
2)0C~80C;
3)27C~120C。
为了避免在第1段和第3段中接近常温的时候误差较人,其中温度有一部分是重复测最的,目的是
使测得的结果尽可能的准确
(2)每隔2℃测得一个电阻值,这样误差比较小也比较便于记录
(3)将记录的数据画成变化山线,观察山线的变化趋势,得出最合适的近似。近似直线就将函数采
用T=10-KVT的形式;,近似二次曲线就采用二次函数近似或者采用指数函数,这些都要根据实际测得
的出线而定;
(4)将P100的电阻一温度关系转换为温度一电斥关系函数
具体测试步蠑如下
(1)-40C~270的温度测量。测试T.具米用液氮い、泡沫箱、R100、校准好的怕电阻、万用表以及导
线若干。测试时取出液氮,放入泡箱中,将P100和校准好的铂电阻放入箱中,并分别外接万用表,密
封好、缓慢放出氮气,分别记录2个万用表的数据变化情况。由校准好的铂电阻的电阻值得到温度值,
从而得到P100的温度一电阻变化关系。所需时问约为4h;
(2)0C~80℃C。将P100放入冰水中注意不要短路。P100的电阻是1002,在烧杯屮非常缓慢的
注入热水,每2C记录一次电阻变化值。所需时间为4h。注意事项。级慢升温,不要短路;
(3)27C~120℃C的温度测量。将温度表从恒温箱顶端桶入到恒温箱中间,不要接触四壁,将P100
外按好万用表后放入恒温箱中,使电阻靠近温度计的顶端。缓慢加热,使恒温箱中的温度缓慢上?,每
隔2C测得一个电阻值。在温度加热到120C斤,使其自然冷却,再次每隔2C测得一个电阻值,直至
27C,将得到炳组数据求平均值。所需时间为5~7h。
测试的温度电阻关系数据如表1所示。
经计算得,上述表格中电阻利温度的关系近似满足
R=100+0.4T
再山实验电路可以得知1:
Vr=5R(2000+R)
可得
T=(2100Vr-500)/(2-0.4Vx)
在实际的程序中,为了编程的方使,采用了近似的函数如
T=T0+kV」
式4具有表达简单,使用方使的优点,但式4使用的同吋给整个测试系统的精度带来了一定的误
差
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