一种基于铂热电阻的高精度测温装置的设计

　　摘要：设计了一种基于铂热电阻的高精度测温装置，该装置以单片机为控制核心，采用热电阻传感器检测目标的温度信息，利用软件编程完成温度信息的计算处理及系统功能实现，并通过LED显示相应测量数据。该装置具有温度数据显示、工作模式选择、无线通信等功能。

　　0 引言

　　在工业生产和日常生活中，温度是需要测量和控制的重要参数之一，物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的，需要测量和控制温度，因此温度测量的场合极其广泛。热电阻是工程上应用广泛的温度传感器，使用最多的铂热电阻温度传感器零摄氏度标称中阻值为100Ω和10Ω，电阻变化系数为0．003851。铂热电阻温度传感器精度高、稳定性好，应用温度范围广，是中低温区最常用的一种温度传感器，不仅广泛用于工业测温，而且被制成各种标准温度计供计量和校准使用。

　　该装置结合单片机和传感器技术，采用AD517及ADSlllO芯片和EL-700铂热电阻设计了一种具有无线发射与接收模块的高精度测温装置。该装置既可以单机工作，利用单片机来实现信号检测、处理及显示。又可以利用无线收发模块实现系统与计算机的无线通信，利用计算机实现数据的分析、处理及打印。该测温系统设计简单，具有较高测温分辨率及友好的人机界面，试验数据表明，系统具有较高的测量精度。

　　1 硬件设计

　　1．1 热电阻的测温电路

　　热电阻的测温电路如图1所示，该电路由毫安级恒流源产生电路、差分运算电路和AD517芯片组成。该电路采用两个完全相同的毫安级恒流源分别给热电阻RT和标准参考电阻Rf供电。在恒流源电路中，VD1和VD2为带温度补偿的稳压二极管，四个PNP型的三极管T1、T2、T3和T4组成了两个PNP型复合管，其目的是为了提高放大器的增益，减小误差，以便提高恒流源的稳定度。恒流源与RT和Rf(Rf取为Rf=100Ω)与地组成的电路产生的电压作为差分运算电路的输入信号，根据电路的组成，可以得到差分运算电路的输出电压是与热电阻的阻值成正比的，通过选择合适的元器件参数把该装置的测温范围设置为0～120℃。该测温电路的AD517芯片为高精度、低温漂的单片集成运算放大器，ADSlllO是业界最小封装的6位△一∑型及输入电压范围为0～2．048V的模数转换芯片。测温电路中AD517的作用是将差分运算电路的输出电压调整到一个合适的范围，以方便后面的ADSlll0进行模数转换。图中R9：和R10为比例放大电阻，RP为集成运放AD517的调零电阻，典型值为20kΩ。经过放大电路调整后的输出电压典型值为Uo，即可作为ADSlll0输入电压，经过A／D转换成数字信号之后送入单片机中进行处理。