Pt100鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，由于其測量精確度高、測量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫(-200℃～650℃)范圍的溫度測量中。

圖一：三線制PT100熱電阻橋式測溫電路圖

鉑電阻PT100是一種廣泛應(yīng)用的測溫元件，在-50~600℃范圍內(nèi)具有其他任何溫度傳感器無可比擬的優(yōu)勢，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將Pt100電阻的電阻值和溫度對應(yīng)起來后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實測的AD值以查表方式計算相應(yīng)溫度值。

常用的Pt100電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的益處是將PT100的兩側(cè)相等的的導(dǎo)線長度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導(dǎo)線電阻得以消除。常用的采樣電路有兩種：一為橋式測溫電路，一為恒流源式測溫電路。其中圖1為三線制橋式測溫電路，圖2為兩線制橋式測溫電路，圖3為恒流源式測溫電路。

下面分別對橋式電路和恒流源式電路的原理在設(shè)計過程中應(yīng)過細事項進行說明（注：這兩個電路本人均有采用及試驗，證明可行）。

橋式測溫電路

橋式測溫的典型應(yīng)用電路如圖1所示（圖1和圖2均為橋式電路，分別畫出來是為了說明兩線制接法和三線制接法的區(qū)別）。

測溫原理：電路采用TL431和電位器VR1調(diào)節(jié)產(chǎn)生4.096V的參考電源；采用R1、R2、VR2、Pt100構(gòu)成測量電橋（其中R1＝R2，VR2為100Ω精密電阻），當(dāng)Pt100的電阻值和VR2的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經(jīng)過運放LM324放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。差動放大電路中R3＝R4、 R5＝R6、放大倍數(shù)＝R5/R3，運放采用單一5V供電。

圖二：兩線制PT100熱電阻橋式測溫電路圖

設(shè)計及調(diào)試過細點：

1、同幅度調(diào)整R1和R2的電阻值可以改變電橋輸出的壓差大小；

2、改變R5/R3的比值即可改變電壓信號的放大倍數(shù)，以便滿足設(shè)計者對溫度范圍的要求。

3、放大電路必須接成負反饋方式，否則放大電路不能正常工作（以前就有個工程師特別提醒說只有接成正反饋才能正常工作，我也沒做試驗就拿它當(dāng)經(jīng)驗，害得我重新做板）。

4、VR2也可為電位器，調(diào)節(jié)電位器阻值大小可以改變溫度的零點設(shè)定，例如Pt100的零點溫度為0℃，即0℃時電阻為100Ω，當(dāng)電位器阻值調(diào)至109.885Ω時，溫度的零點就被設(shè)定在了25℃。測量電位器的阻值時須在沒有接入電路時調(diào)節(jié)，這是因為接入電路后測量的電阻值發(fā)生了改變。

5、理論上，運放輸出的電壓為輸入壓差信號×放大倍數(shù)，但實際在電路工作時測量輸出電壓與輸入壓差信號并非這樣的關(guān)系，壓差信號比理論值小很多，實際輸出信號為4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2))（1）式中電阻值以電路工作時量取的為準。

6、電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準，因為如果直接VCC的話，當(dāng)網(wǎng)壓波動造成VCC發(fā)生波動時，運放輸出的信號也會發(fā)生改變，此時再到以VCC未發(fā)生波動時建立的溫度-電阻表中去查表求值時就不正確了，這可以根據(jù)式（1）進行計算得知。

恒流源式測溫電路

恒流源式測溫的典型應(yīng)用電路如圖3所示。

圖三：PT100熱電阻恒流源式測溫電路圖

測溫原理：通過運放U1A將基準電壓4.096V轉(zhuǎn)換為恒流源，電流流過Pt100時在其上產(chǎn)生壓降，再通過運放U1B將該微弱壓降信號放大（圖中放大倍數(shù)為10），即輸出期望的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。

根據(jù)虛地概念“工作于線性范圍內(nèi)的理想運放的兩個輸入端同電位”，運放U1A的“+”端和“-”端電位V+＝V-＝4.096V；假設(shè)運放U1A的輸出腳1對地電壓為Vo，根據(jù)虛斷概念，（0-V-）/R1+（Vo-V-）/RPt100＝0，因此電阻Pt100上的壓降VPt100＝Vo-V-＝V-*RPt100/R1，因V-和R1均不變，因此圖3虛線框內(nèi)的電路等效為一個恒流源流過一個Pt100電阻，電流大小為V- /R1，Pt100上的壓降僅和其自身變化的電阻值有關(guān)。

設(shè)計及調(diào)試過細點：

1、電壓基準源可以采用TL431按圖1的電路產(chǎn)生可調(diào)的。

2、等效恒流源輸出的電流不能太大，以不超過1mA為準，以免電流大使得Pt100電阻自身發(fā)熱造成測量溫度不精確，試驗證明，電流大于1.5mA將會有較明顯的影響。3、運放采用單一5V供電，如果測量的溫度波動比較大，將運放的供電改為±15V雙電源供電會有較大改善。

4、電阻R2、R3的電阻值取得足夠大，以增大運放的U1B的輸入阻抗。