使用溫度傳感器為 PT100,這是一種穩定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器,可以工作在 -200℃ 至 650℃ 的范圍.本電路選擇其工作在 -19℃ 至 500℃ 范圍.。
整個電路分為兩部分,一是傳感器前置放大電路,一是單片機 A/D 轉換和顯示,控制,軟件非線性校正等部分.
前置放大部分原理圖如下:
工作原理:
傳感器的接入非常簡單,從系統的 5V 供電端僅僅通過一支 3K92 的電阻就連接到 PT100 了.這種接法通常會引起嚴重的非線性問題,但是.由于有了單片機的軟件校正作為后盾,因此就簡化了傳感器的接入方式.
按照 PT100 的參數,其在 0℃ 到 500℃ 的區間內,電阻值為 100 至 280.9Ω，我們按照其串聯分壓的揭發，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 輸出電壓（mV），可以計算出其在整百℃時的輸出電壓，見下面的表格：
|
溫度 ℃ |
PT100 阻值 Ω |
傳感兩端電壓 mV |
|
0 |
100.00 |
124.38 |
|
1 |
100.39 |
124.8 |
|
50 |
119.40 |
147.79 |
|
100 |
138.51 |
170.64 |
|
150 |
157.33 |
192.93 |
|
200 |
175.86 |
214.68 |
|
250 |
194.10 |
235.90 |
|
300 |
212.05 |
256.59 |
|
350 |
229.72 |
276.79 |
|
400 |
247.09 |
296.48 |
|
450 |
264.18 |
315.69 |
|
500 |
280.98 |
334.42 |
后級單片機電路的原理圖如下：
從傳感器前置放大電路輸出的信號，就送入到 HT46R23 的 A/D 轉換輸入端口（PB0/AN0），由單片機去進行各種必需的處理。首先是進行軟件非線性校正，把輸入信號按照不同的溫度值劃分為不同段，再根據其所在的段分別乘以不同的補償系數，令其與理論值盡量接近，經過非線性校正的數字，才被送去進行顯示，比較用戶設定的控制值等等。
各段的非線性補償系數見下列表格（僅僅列出主要段的數據，非全部表格內容）：
傳感電壓
|
傳感電壓 |
mV/℃ |
內部AD讀數 |
校正系數 |
|
124.3781 |
供電電阻=3K92±1%,供電電壓=5.000V±1% |
||
|
124.8450 |
0.4670 |
1.00 |
1.0000 |
|
147.7942 |
0.4683 |
50.14 |
0.9972 |
|
170.6414 |
0.4626 |
99.06 |
1.0095 |
|
192.9326 |
0.4570 |
146.80 |
1.0218 |
|
214.6802 |
0.4515 |
193.36 |
1.0343 |
|
235.8961 |
0.4461 |
238.79 |
1.0469 |
|
256.5918 |
0.4407 |
283.11 |
1.0597 |
|
276.7898 |
0.4355 |
326.36 |
1.0724 |
|
296.4779 |
0.4302 |
368.52 |
1.0854 |
|
315.6891 |
0.4251 |
409.65 |
1.0985 |
|
334.4220 |
0.4201 |
449.76 |
1.1117 |