如何利用Pt100测量温度,设计可行的方案

给理科的解决方案,工科方案就不必了

第1个回答  2013-11-19
  ★硬件设计:
  完善的硬件设计是系统正常工作的基础,基于PT100的温度监控系统,硬件主要由以下四个模块构成,单片机STC89C52、测温模块、显示模块、无线遥控模块和超温报警模块。
   ★测温模块:
  该测温模块主要是采集温度信息,送给单片机进行处理。测温模块的结构如图2所示,主要包括恒流源、PT100的四线式接法,放大电路和A/D转换。
  (1)铂电阻。
  铂电阻PT100测温时, 一般采用的方法是二线制或三线制接法。二线制和三线制是用电桥法测量,最后给出的是温度值与模拟量输出值的关系。由于连接导线的电阻和接触电阻会对PT100测温的精度产生较大影响,故本系统采用PT100的四线式接法,没有电桥,完全只是用恒流源发送,电压计测量,最后给出电阻值,提高了测量精度。
  (2)恒流源。
  恒流源电路选取芯片运算放大器OP07,它和5个电阻搭建组成恒流源电路,输出恒定的工作电流。
  (3)放大电路。
  Pt100铂电阻一端输出的电压很小,如果直接和A/D相连,则转换数据的偏差较大,所以本设计将铂电阻一端输出的电压与放大电路相连,将电压放大之后再和A/D相连,这样就能得到较好的转换效果,该放大电路是基于芯片LM348设计的。
  (4)A/D转换。
  我们所测的信号是连续变化的物理量,通过A/D转换将连续变化的模拟量转换为计算机能接受的数字量,此处考虑到精度要求,采用了12位AD转换芯片TLC2543芯片。
  ★超温报警:
  超温报警,采用电磁式蜂鸣器,它由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。如果测量温度超过规定的温度,蜂鸣器发出报警声,同时LED闪烁并且液晶显示超温提醒。
  ★无线接收发射电路:
  遥控器的遥控功能实现,是以电磁波或红外线为数据传输介质,实现指令的传送功能。遥控器发送的数据经过加密编码,调制,载波输出信号。接受模块,则进行相反的操作,提取出遥控器发射过来的命令,再由单片机执行相应的命令,调节超温报警的上限。发射和接收集成电路由芯片PT2262-IR/PT2272-M4组成。编码芯片PT2262发出的编码信号由:地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,解码芯片PT2272接收到信号后,其地址码经过两次比较核对后,VT脚才输出高电平,与此同时相应的数据脚也输出高电平,如果发送端一直按住按键,编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时,PT2262不接通电源,发射电路不工作,当有按键按下时,PT2262得电工作。
   ★软件设计:
  本系统软件设计主要分为两部分:铂电阻分度表的线性化处理软件设计和显示模块软件设计。前者采用Matlab软件计算,后两者采用C语言编写。
  ★铂电阻分度表的线性化处理软件设计:
  利用Matablede的计算能力进行铂电阻分度表的线性化处理,将测量范围-40℃—120℃分三段线性回归处理,用的方法是最小二乘法,通过计算可得:
  (1)当84.27欧<电阻<100欧,温度=2.55547*转换得到的电阻-255.4075;
  (2)当100欧<电阻<119.40欧,温度=2.5772*转换得到的电阻-257.7708;
  (3)当119.40欧<电阻<146.07欧,温度=2.61039*转换得到的电阻-261.72914。
   ★显示模块软件设计:
  显示模块主要是显示测得温度,判断是否超温,当超温的时候,蜂鸣器发出报警,LED闪烁且液晶显示超温提醒;当需要修改报警上限的时候,通过无线接收模块的按键进行加减。
  ★系统调试:
  完成了系统的硬件和软件设计,然后对其进行联合调试,系统正常运行,但仍需进一步完善,其中有两个需要注意的问题:(1)PT100的工作电流问题。本系统选用的PT100的最大工作电流为0.3mA,如果流过铂电阻的电流超过这个数值,铂电阻本身会发热,影响测量温度的准确性,误差可能越来越大;(2)负载电阻如果用电阻串并联或者寻找近似电阻得到的,先逆向算出对应的温度,再用万用表调试,否则将影响测量结果,产生不必要的误差。
(摘 http://www.xzbu.com/1/view-3654640.htm,有删改)
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