温度传感器工作原理是什么

发布时间:2012-11-16 阅读量:3579 来源: 我爱方案网 作者:

什么是温度传感器
温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。

温度传感器温度传感器是把冷端(与仪表相接的两端),与热端(要求测量的温度端)之间的温度差异转化为电动势(电压)的温度传感器。例如,温度传感器两端均处于20度环境温度下,现在热端加热,要求仪表测量出加热端的温度。显然,这时热端(加热处)和冷端(接二次仪表的两端)有温度差,此温度差就会产生对应的电动势(电压),相应的也会产生电流,因所产生的热电势(电压)大小与测量温度呈一定的比例关系,仪表将温度差产生的电压大小转化为温度,假设转化后为70度,此温度值就会出现在仪表上。即由温度差    电动势(电压)   温度的过程。

使用温度传感器为 PT100,这是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至 650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至 500℃ 范围。

温度传感器热电偶的应用原理:温度传感器热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:

①测量精度高。因温度传感器热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的温度传感器热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊温度传感器热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。

③构造简单,使用方便。温度传感器热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。

整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路, 一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分.

前置放大部分原理图如下:

图文详解温度传感器的工作原理:

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 280.9Ω,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,我们看看加上非线性校正系数:10.47*1.1117=11.639499 ,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)。

论坛讨论各类传感器
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求教,美信姿态传感器的工作原理
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光线较弱下,坛子里说的美信姿态传感器能否正常工作?
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