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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 基于PT100铂热电阻温度传感器设计
作者：李玉娜
来源：《中国教育技术装备》2016年第16期
摘 要 PT100铂热电阻是常见的温度测量工具，其阻值会随温度的变化而改变，被广泛应用于工业过程温度参数的测量和控制。设计基于PT100铂热电阻的温度传感器，根据周围温度的变化改变铂热电阻大小，通过电路输出对应的电压信号，加入预设值比较电路，可以将当前温度是否超出范围进行报警。
关键词 PT100铂热电阻；电桥；NE5532芯片；放大电路；比较电路 中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2016）16-0033-03 Abstract Thermal resistor of PT100 is a common temperature mea-suring tool. Its resistance value is temperature-dependant. Thus it is widely used in the measurement and control of temperature para-meter in industrial processes. This essay is on the design of tempe-rature sensor based on the thermal resistor of PT100， changing its resistance value according to temperature change of surrounding environment and outputting the corresponding voltage through elec-tric circuits. In the design added a preset comparison circuit which can give an alarm when the temperature is out of range. Key words thermal resistor of PT100； bridge； NE5532 chip； compa-rison circuit； amplifying circuit 1 引言
温度传感器被广泛应用于工业、农业生产、科学研究等领域[1]，为提高生产效率，对温度参数测量的快速性和准确性提出更高的要求。本文设计基于PT100铂热电阻的温度传感器，具有精度高、线性好、响应时间短等特点。 2 电路设计
基于PT100铂热电阻温度传感器由两部分组成：PT100铂热电阻传感器和信号转换器。通过PT100铂热电阻测量温度，经过NE5532芯片和多个元器件的组合来达到信号转换、放大输出一个模拟电压信号；后面再入加比较电路，对当前值与设定值进行比较，超出时进行报警。设计框图如图1所示。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 与普通型热电阻相比，PT100铂热电阻的特点包括：热惯性上测量滞后小；机械性能好、耐振，能弯曲，便于安装；使用寿命长。因此，PT100铂热电阻是研究中比较理想的测温电子元件。
PT100铂电阻RT曲线图如图2所示。当在0 ℃的时候，PT100的阻值为100 Ω，它的阻值会随着温度的上升而匀速增长，在100 ℃时，它的阻值约为138.5 Ω。它的阻值跟温度的变化成正比，但不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线[2]。
NE5532是高性能低噪声双运算放大器（双运放）集成电路。与很多标准运放相似，但它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大等特点。本文中将用它来构成电桥电路、放大电路和比较电路。运用NE5532芯片的PT100铂热电阻温度传感器电路图如3所示。
在图3所示电路中，电桥电路由R2、R3、R9和PT100电阻组成。为了防止电路电流过大而导致PT100损坏，为保护电路，R2=R3=13 KΩ。因为PT100的最小电阻值为100 Ω（即0 ℃下的电阻值），为了使A、B两点的电压差小，根据铂热电阻的分度表，取R=96.09 Ω或者92.16 Ω才是合适的，然而现实中最接近的只有R=91 Ω的电阻，所以取R9=91 Ω，这样有利于减小误差。由图可得到A、B两点电压及电桥输出（A、B两点电压差）分别为： 其中UA的值随工作环境温度的变化而变化。UA、UB为后面放大电路的输入电压。利用由R1、R5、R7、R10和NE5532芯片组成求差放大电路，该基本减法电路的输出电压为： 其放大倍数为：
输出C点后面加入电压比较电路，由R4、R11和NE5532芯片组成。比较NE5532运放输入端5脚和6脚间的电压大小，当UC>UD时，即测量温度大于设定温度时，输出电压UE为12 V，此时LED灯亮，进行报警。这里可调电阻R4的作用是设置电压预值，通过改变R4就可以改变D点电压进行电压预设；R6起的是限流和隔离作用，使左右两边的电路不受干扰；C1起的是滤波作用。 3 测试结果
根据设计焊接完成的电路，测量温度30～100 ℃对应的电阻值的数据记录如表1所示。 通过GRAPH软件，根据实测值及利用PT100标准分度表制作的函数图如图4所示。其中，红色线为实际的测量数据，蓝色为标准分度表，两者比较符合（说明：上方为红色线，下方为黑色线）。
在此采用分度表上的数据进行公式计算，得出：
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 结合式3、4得出通过电路放大后，输出电压UC与温度间的关系式为：
