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PT100測溫電路

PT100所謂的二線制,三線制,四線制如何接線

鉑熱電阻是利用鉑絲的電阻值隨著溫度的變化而變化的,那么鉑熱電阻的三種接線方法以及消除誤差的原理是怎么樣的呢?

二線制:

在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制:這種引線方法很簡單

三線制

這種接法是工業過程控制中的最常用的。為了更好的分析三線制是如何消除引線電阻的,下面先展示三線制PT100的實物圖:1和2之間電阻為110歐左右

這樣就在左邊的兩個橋臂上都引入的導線電阻,從而減小了由于導線電阻引入的誤差。

四線制

四線制:在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I,把R轉換成電壓信號U,再通過另兩根引線把U引至二次儀表。如圖所示:

測溫電路

我們以常用的三線制

電路分析

對于測溫電路,其實有很多可以值得研究的地方,小電路有大智慧。比如,你可以一眼就看出來這個電路不能測零下的溫度嗎?你可以計算出來這個電路可以測量的溫度范圍是從多少度到多少度嗎?你可以修改這個電路,讓它可以測到你所需要的溫度范圍嗎?如果把反相(-IN)和同相(+IN)兩條線調換,后果如何?看看,你覺得電路簡單,那么上面的問題都可以回答嗎?

越簡單的電路,穩定性就越好。該電路中的四個電阻都需要用0.1%精度的。電路只用了一個電橋和一個差分放大器。R2 R3 R4與PT100組成電橋電路,REF3030為電橋電路提供標準的3.00V電壓。AD623用一個2K的放大反饋電阻精確的把電橋的壓差放大51倍。(為什么是51倍,詳見AD623的datasheet)

細心的小伙伴,會研究一下PT100的接法。PT100一般有兩線和三線的傳感器。因為線本身肯定有電阻,而上面也提到過,每變化一度,PT100只變化0.39歐姆,那么如果PT100的線很長的話,電阻就越大,線不同,電阻就不同,就肯定會大大的影響測出來的結果。所以,你現在就可以理解了,兩線制的PT100,只適合短距離的應用。長距離的應用,就要用三線制。再讓我們看看三線制是如何把電線上的電阻影響排除的。

假設現在是0度,那么PT100的阻值就是100歐姆,在電路中的話,電橋的壓差就是0V,所以最后也是0V,也就是測到0V的話,就是0度。假設現在零下一度了,PT100的阻值就小于100歐了,同相的電壓就會比反相的電壓小,得到的電壓永遠就0V了,所以這個電路就測不到0度以下。AD623最大輸出3.3V電壓,3300/51=64.7mV,也就是說,電橋的壓差,最大只能是64.7mV,再大的壓差,AD623的輸出也最大是3.3V了。反相臂的電壓,固定是(3000/2100)*100=142.86mV,那么同相臂的電壓最大只能是142.86+64.7=207.56mV,對應PT100的電阻就等于207.56/((3000-207.56)/2000)=148.66歐姆。

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2021-08-26 09:37

三線制的電路圖應該是畫錯了,下面這個畫法才能抵消掉導線誤差

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2021-08-26 16:13

有錯誤的地方歡迎大家指正,打算做這個PT100的溫控電路

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2021-08-26 16:23
@boy59
三線制的電路圖應該是畫錯了,下面這個畫法才能抵消掉導線誤差[圖片]

老哥,再幫忙看下

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2021-08-26 20:02
@lihui710884923
老哥,再幫忙看下[圖片]

上面的圖是正確的,用VR2可調電阻效果更好可以校零,用來補償線材阻抗的不一致問題。

三線制以前沒用過,用的比較多的是恒流法。看到你的原理圖后一時想不通就研究了一下,這種三線制的解決方案還是非常值得學習的。

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2021-08-26 23:50
@boy59
上面的圖是正確的,用VR2可調電阻效果更好可以校零,用來補償線材阻抗的不一致問題。[圖片]三線制以前沒用過,用的比較多的是恒流法。看到你的原理圖后一時想不通就研究了一下,這種三線制的解決方案還是非常值得學習的。

學習一下三線制的測溫電路

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2021-08-27 18:12
@boy59
上面的圖是正確的,用VR2可調電阻效果更好可以校零,用來補償線材阻抗的不一致問題。[圖片]三線制以前沒用過,用的比較多的是恒流法。看到你的原理圖后一時想不通就研究了一下,這種三線制的解決方案還是非常值得學習的。

多謝老哥指正,這是用哪個修圖軟件修的啊

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2021-08-27 22:50
@lihui710884923
多謝老哥指正,這是用哪個修圖軟件修的啊

系統自帶的畫圖板……

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2021-08-30 09:38
@boy59
系統自帶的畫圖板……

好的,咱們經常用恒流測溫

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2021-08-30 12:46
@lihui710884923
好的,咱們經常用恒流測溫[圖片]

以前用Pt100的時候只會這種恒流法……

功耗相當的前提下,恒流法和三線橋結構哪種的精度更有優勢?

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2021-08-30 13:28
@boy59
以前用Pt100的時候只會這種恒流法……功耗相當的前提下,恒流法和三線橋結構哪種的精度更有優勢?

我也是在嘗試,精度這塊不好說

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魯珀特
LV.4
12
2021-09-16 19:31

相對而言,電流環的引入能極大提高輸入檢測能力和精度

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2021-09-17 09:57
@魯珀特
相對而言,電流環的引入能極大提高輸入檢測能力和精度

多謝,恒流源電路可以搭建一個測一下,

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yangweiping
LV.5
14
2021-09-17 16:57

來個四線的圖

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2021-09-18 09:04
@魯珀特
相對而言,電流環的引入能極大提高輸入檢測能力和精度

這個恒流電路可以吧,對運放這塊有啥要求?

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2021-09-18 09:30

這是MICROCHIP推薦的PT100測溫電路,非常經典,但是精度不知道咋樣,電阻太多了,電阻的額精度至少 千分之一。

網上還看到一種簡潔的電路,美信的max31865,

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2021-09-18 09:47
@yangweiping
來個四線的圖

可以參考這個,max31865

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yujunice
LV.5
18
2021-09-18 09:48

PT100是一種正溫度系數的熱敏電阻。說到什么是正溫度系數?就必須要結合負溫度系數來講了。隨著溫度的升高,電阻的阻值變大,就是正溫度系數的熱敏電阻,相反,如果隨著溫度的升高,電阻的阻值變小,就是負溫度系數的熱敏電阻。

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飛翔2004
LV.10
19
2021-09-18 10:06
@yujunice
PT100是一種正溫度系數的熱敏電阻。說到什么是正溫度系數?就必須要結合負溫度系數來講了。隨著溫度的升高,電阻的阻值變大,就是正溫度系數的熱敏電阻,相反,如果隨著溫度的升高,電阻的阻值變小,就是負溫度系數的熱敏電阻。

NTC就是負溫度系數的溫度傳感器,只要跟一個電阻串聯,然后送單片機ADC采樣就可以了,是一種簡單的低成本溫度測量方案。

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飛翔2004
LV.10
20
2021-09-18 10:07
@lihui710884923
[圖片]這是MICROCHIP推薦的PT100測溫電路,非常經典,但是精度不知道咋樣,電阻太多了,電阻的額精度至少千分之一。網上還看到一種簡潔的電路,美信的max31865,

這個電路成本不低,不知道精度怎么樣,能做到0.1°的精度嗎?

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2021-09-18 12:01
@lihui710884923
[圖片]這是MICROCHIP推薦的PT100測溫電路,非常經典,但是精度不知道咋樣,電阻太多了,電阻的額精度至少千分之一。網上還看到一種簡潔的電路,美信的max31865,

這部分電路設計的很值得借鑒,用三根線就能實現恒流測溫,如果傳感器位于幾十、幾百米開外的能省一根線還是不錯的。

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2021-09-18 12:31
@飛翔2004
NTC就是負溫度系數的溫度傳感器,只要跟一個電阻串聯,然后送單片機ADC采樣就可以了,是一種簡單的低成本溫度測量方案。

是這樣的

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2021-09-18 13:17
@boy59
[圖片]這部分電路設計的很值得借鑒,用三根線就能實現恒流測溫,如果傳感器位于幾十、幾百米開外的能省一根線還是不錯的。

多謝老兄的詳細分析計算,這塊對運放參數有哪些基本要求,必須低失調電壓?

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2021-09-18 13:20
@飛翔2004
這個電路成本不低,不知道精度怎么樣,能做到0.1°的精度嗎?

其實這塊電路,查看了好多,對于分立元件的采樣電路,一是前端電路,二是溫度算法

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2021-09-18 13:43
@飛翔2004
這個電路成本不低,不知道精度怎么樣,能做到0.1°的精度嗎?

這個校正算法感覺挺好的,擬合多項式

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文渠星
LV.6
26
2021-09-20 23:11

分析的很好,怎么沒人點贊!我先了哦

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文渠星
LV.6
27
2021-09-20 23:19

三線制的熱電阻,實際應用中,接線端子,端子排,時間長了都會對溫度準確性產生影響。應盡量減少接線接頭數量和最好不要用橡皮電纜(容易老化,見油高溫后直接脫皮)切記用三芯線不可粗細和不同品牌線三根并行混接

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2021-09-22 13:52
@文渠星
三線制的熱電阻,實際應用中,接線端子,端子排,時間長了都會對溫度準確性產生影響。應盡量減少接線接頭數量和最好不要用橡皮電纜(容易老化,見油高溫后直接脫皮)切記用三芯線不可粗細和不同品牌線三根并行混接

好的,非常感謝

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iszjt
LV.5
29
2021-09-24 09:01

PT100也有它的缺點,就是溫度每上升一度,阻值變化太小了,只有0.39歐姆。這樣就需要硬件上提供高精度低噪聲的轉換。

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2021-09-24 11:05
@iszjt
PT100也有它的缺點,就是溫度每上升一度,阻值變化太小了,只有0.39歐姆。這樣就需要硬件上提供高精度低噪聲的轉換。

上面都是對這個采樣電路的總結,認為,基本上都全了,分立元件的,和集成芯片控制的,

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cwm4610
LV.6
31
2021-09-26 13:26

PT100, 很老的話題,永恒的話題。

一般的工業設計中需要溫度檢測的大多數都會用到它,簡單實用,一般采用的都是兩線制,不管是線路長與短。兩線制可以用在任何一種單片機, DSP等主控上。硬件搭起來很簡單的,軟件方面根據他的SPEC來查表算出當前溫度。

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