温度传感器电路的设计 温度传感器电路设计分享
温度传感器电路设计分享
PT100型温度传感器，具有精度高，测量温度范围宽，抗震性好等优点。温度测量范围为-200℃--850℃。PT100传感器为正温度系数热敏电阻传感器，在家电领域主要用于大功率的电机绕组的测温等场合。
PT100阻值随温度变化成曲线关系，近似情况下可用线性进行拟合。对于PT100，在100℃范围内电阻随温度的变化量大致近似成0.4Ω/℃。例如：要求测量范围为0~200℃，输出电压范围为0.6~3V，则可根据y=kx+b进行线性拟合。硬件实现涉及到放大电路。PT100的检测涉及到恒流源电路。为提高系统抗干扰能力和可靠性，涉及到滤波电路。由于电路设计原理为线性拟合，故存在精度误差，对于高精度要求的场合可通过软件进行补偿。
恒流源电路
芯片U5 TL431提供基准电压2.5V，运放正端通过电阻R36、R37分压得到恒流源基准电压2.4V，具体基准电压可根据要求设计选取电阻值。若单独作为基准电压输出，可接一级电压跟随器再输出，如上图。恒流源基准源也可用其他电路替代，本设计中芯片U5也可选用同等规格的其他芯片。由于运放虚短特性，R19两端压降固定为2.4V，所以流经PT100的电流为恒定1mA。流经PT100电流不要超过1mA，以免影响测量精度。本电路为PT100提供1mA的恒定电流，通过检测PT100两端的压差，实现温度检测。
本设计中，使用PT100为两线制类型。使用时，PT100通过外接连线连接到板上PT100端子。对于PT100连接线材质和线长，应视情况评估其对测量误差的影响。对于基准电压源节点可视情况增加滤波电容（推荐使用钽电容），提高可靠性。
PT100上输出的电压经过以下放大电路：
运放电路
上图为仪表放大电路，该电路对PT100上输出的小信号进行放大处理。在对PT100两端压差信号进行放大的同时也抑制了PT100两端共模干扰。输出电压为：
其中需满足：R23/R21=R26/R22，且R5=R8。关于电阻值选取应注意不能太小，至少要在10k级以上。放大倍数的设计应考虑输入小信号电压范围和运放的工作电压，保证输出电压不失真。运放输出电压送到单片机的AD口，实现温度测量。
如电路板环境复杂，为提高信号质量，对于PT100两端电压输出支路，可增加下图RC滤波环节，具体滤波截止频率由下图R3、C5决定，即公式：
此处运放为缓冲器，利用了运放的输入高阻，虚断特性
如果信号输出是到分离的主控板的支路上，可增加下图的二阶低通滤波电路，具体滤波截止频率为：
在简化计算时，可设R6=R7，C7=C8。对于信号输出接口端，也可增加LC电路，提高电路可靠性。
结束
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LM35温度传感器放大电路设计
LM35系列温度传感器是精密集成电路传感器，输出电压与摄氏温度线性成比例，因而LM35有优于用开尔文标准的线性温度传感器。
LM35
由于LM35每升高1℃电平提高10mV，0℃～100℃时输出电平对应为0V～1V。得出：
Uout=0.01T （T表示当前测试温度，Uout表示LM35输出的电压值）
ADC0809参考电压5V，LM35输出最大电压1V，得出：
Uout/1V=X/255*5 （X为ADC采样得到的二进制值）
进而得出：
T=100X/51
由ADC采样得到的二进制值就可以算出当前温度，温度单位为℃。ADC量化精度为：100/51=1.96078℃。既每变化1.96078℃才能使ADC采样值增减1。换句话说ADC采样值增减1个数代表着测量温度上升或下降了1.96078℃。
为了提高测量精度，雅帆只能加一级5倍放大。放大电路如下图所示：
LM35电压放大电路
电压放大倍数由R17与R18的比值决定。R15,R16的使用可使运放的+-输入端失调电流平衡。C1的作用为滤波；R4的作用为上电时限制LM35对C1的充电电流，保护LM35的2脚；C6的作用为电源退耦，PCB上应尽可能靠近U5。
用本电路重复上述运算步骤，可知温度分辨率为0.39216℃，在可接受范围内。
由输入失调电压带来的误差：LM358数据手册给出的参数为1mV，放大5位后为5mV。所以带来的误差为：5mV/(10mV*5)=0.1℃。
值得注意的是：由于LM358输出电压最大为VCC-1.5V，所以本电路最高测量温度为70度。
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