签：Pt100(1)运算放大器(1)
运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所斩获。
遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=（1+Rf）Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。
今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念
由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB 以上。而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。
在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。
好了，让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。
图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。流过R1的电流I1 = （Vi - V-）/R1 ……a 流过R2的电流I2 = （V- - Vout）/R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 = I2 ……d 求解上面的初中代数方程得Vout = （-R2/R1）*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。
图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- ……a 因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得： I = Vout/（R1+R2）……b Vi 等于R2上的分压，即：Vi = I*R2 ……c 由abc式得Vout=Vi*（R1+R2）/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了。
图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 ……a 由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故（V1 – V-）/R1 + （V2 – V-）/R2 = （Vout – V-）/R3 ……b 代入a式，b式变为V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。
请看图四。因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等。故（V1 – V+）/R1 = （V+ - V2）/R2 ……a （Vout – V-）
/R3 = V-/R4 ……b 由虚短知： V+ = V- ……c 如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出 V+ = （V1 + V2）/2 V- = Vout/2 故 Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！
图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有（V2 – V+）/R1 = V+/R2 ……a （V1 – V-）/R4 = （V- - Vout）/R3 ……b 如果R1=R2，则V+ = V2/2 ……c 如果R3=R4，则V- = （Vout + V1）/2 ……d 由虚短知 V+ = V- ……e 所以 Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了。
图六电路中，由虚短知，反向输入端的电压与同向端相等，由虚断知，通过R1的电流与通过C1的电流相等。通过R1的电流 i=V1/R1 通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以 Vout=（（-1/（R1*C1））∫V1dt 输出电压与输入电压对时间的积分成正比，这就是传说中的积分电路了。若V1为恒定电压U，则上式变换为Vout = -U*t/（R1*C1） t 是时间，则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时间变化的直线。
图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是相等的，由虚短知，运放同向端与反向端电压是相等的。则： Vout = -i * R2 = -（R2*C1）dV1/dt 这是一个微分电路。如果V1是一个突然加入的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲。
图八。由虚短知 Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虚断知，运放输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，通过每一个电阻的电流是相同的，电流I=（Vx-Vy）/R2 ……
c 则： Vo1-Vo2=I*（R1+R2+R3） = （Vx-Vy）（R1+R2+R3）/R2 ……
d 由虚断知，流过R6与流过R7的电流相等，若R6=R7，则Vw = Vo2/2 ……
e 同理若R4=R5，则Vout – Vu = Vu – Vo1，故Vu = （Vout+Vo1）/2 ……
f 由虚短知，Vu = Vw ……
g 由efg得 Vout = Vo2 – Vo1 ……
h 由dh得 Vout = （Vy –Vx）（R1+R2+R3）/R2 上式中（R1+R2+R3）/R2是定值，此值确定了差值（Vy –Vx）的放大倍数。这个电路就是传说中的差分放大电路了。
分析一个大家接触得较多的电路。很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或
4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就是这样一个典型电路。如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会产生0.4~2V的电压差。由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等。故：（V2-Vy）/R3 = Vy/R5 ……a （V1-Vx）/R2 = （Vx-Vout）/R4 ……b 由虚短知： Vx = Vy ……c 电流从0~20mA变化，则V1 = V2 + （0.4~2）……d 由cd式代入b式得（V2 + （0.4~2）-Vy）/R2 = （Vy-Vout）/R4 ……e 如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -（0.4~2）R4/R2 ……f 图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f式Vout = -（0.88~4.4）V，即是
说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处理。
电流可以转换成电压，电压也可以转换成电流。图十就是这样一个电路。上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要以为是一个比较器就是了。只要是放大电路，虚短虚断的规律仍然是符合的！
由虚断知，运放输入端没有电流流过，
则（Vi – V1）/R2 = （V1 – V4）/R6 ……a
同理（V3 – V2）/R5 = V2/R4 ……b
由虚短知 V1 = V2 ……c
如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi
上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL
《《100KΩ，则通过Rl和通过R7的电流基本相同。
来一个复杂的，呵呵！图十一是一个三线制PT100前置放大电路。PT100传感器引出三根材质、线径、长度完全相同的线，接法如图所示。有2V的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻组成的桥电路上。Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和保护作用，静态分析时可不予理会，Z1、Z2、Z3可视为短路，D11、D12、D83及各电容可视为开路。由电阻分压知， V3=2*R20/（R14+20）=200/1100=2/11 ……a 由虚短知，U8B第6、7脚电压和第5脚电压相等 V4=V3 ……b 由虚断知，U8A第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流相等。（V2-V4）/R19=（V5-V2）/R18 ……c 由虚断知，U8A 第3脚没有电流流过， V1=V7 ……d 在桥电路中R15和Z1、PT100及线电阻串联，PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻R17加至U8A的第3脚， V7=2*（Rx+2R0）/
（R15+Rx+2R0）…。.e 由虚短知，U8A第3脚和第2脚电压相等， V1=V2 ……f 由abcdef 得，（V5-V7）/100=（V7-V3）/2.2 化简得 V5=（102.2*V7-100V3）/2.2 即 V5=204.4（Rx+2R0）/（1000+Rx+2R0）– 200/11 ……g 上式输出电压V5是Rx的函数我们再看线电阻的影响。Pt100最下端线电阻上产生的电压降经过中间的线电阻、Z2、R22，加至U8C的第10脚，由虚断知， V5=V8=V9=2*R0/（R15+Rx+2R0）……a （V6-V10）/R25=V10/R26 ……b 由虚短知， V10=V5 ……c 由式abc得 V6=（102.2/2.2）V5=204.4R0/［2.2（1000+Rx+2R0）］……
h 由式gh组成的方程组知，如果测出V5、V6的值，就可算出Rx及R0，知道Rx，查pt100
分度表就知道温度的大小了。
PT100铂电阻分度表 温度 ℃ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电阻值（Ω） -200 18.52 -190 -180 -170 -160 -150 22.83 27.10 31.34 35.54 39.72 22.40 26.67 30.91 35.12 39.31 21.97 26.24 30.49 34.70 38.89 21.54 25.82 30.07 34.28 38.47 21.11 25.39 29.64 33.86 38.05 20.68 24.97 29.22 33.44 37.64 20.25 24.54 28.80 33.02 37.22 19.82 24.11 28.37 32.60 36.80 19.38 23.68 27.95 32.18 36.38 18.95 23.25 27.52 31.76 35.96 -140 -130 -120 -110 -100 43.88 48.00 52.11 56.19 60.26 43.46 47.59 51.70 55.79 59.85 43.05 47.18 51.29 55.38 59.44 42.63 46.77 50.88 54.97 59.04 42.22 46.36 50.47 54.56 58.63 41.80 45.94 50.06 54.15 58.23 41.39 45.53 49.65 53.75 57.82 40.97 45.12 49.24 53.34 57.41 40.56 44.70 48.83 52.93 57.01 40.14 44.29 48.42 52.52 56.60 -90 -80 -70 -60 -50 64.30 68.33 72.33 76.33 80.31 63.90 67.92 71.93 75.93 79.91 63.49 67.52 71.53 75.53 79.51 63.09 67.12 71.13 75.13 79.11 62.68 66.72 70.73 74.73 78.72 62.28 66.31 70.33 74.33 78.32 61.88 65.91 69.93 73.93 77.92 61.47 65.51 69.53 73.53 77.52 61.07 65.11 69.13 73.13 77.12 60.66 64.70 68.73 72.73 76.73 -40 -30 -20 -10 0 84.27 88.22 92.16 96.09 100.00 83.87 87.83 91.77 95.69 99.61 83.48 87.43 91.37 95.30 99.22 83.08 87.04 90.98 94.91 98.83 82.69 86.64 90.59 94.52 98.44 82.29 86.25 90.19 94.12 98.04 81.89 85.85 89.80 93.73 97.65 81.50 85.46 89.40 93.34 97.26 81.10 85.06 89.01 92.95 96.87 80.70 84.67 88.62 92.55 96.48 0 10 20 30 40 100.00 103.90 107.79 111.67 115.54 100.39 104.29 108.18 112.06 115.93 100.78 104.68 108.57 112.45 116.31 101.17 105.07 108.96 112.83 116.70 101.56 105.46 109.35 113.22 117.08 101.95 105.85 109.73 113.61 117.47 102.34 106.24 110.12 114.00 117.86 102.73 106.63 110.51 114.38 118.24 103.12 107.02 110.90 114.77 118.63 103.51 107.40 111.29 115.15 119.01 50 60 70 80 90 119.40 123.24 127.08 130.90 134.71 119.78 123.63 127.46 131.28 135.09 120.17 124.01 127.84 131.66 135.47 120.55 124.39 128.22 132.04 135.85 120.94 124.78 128.61 132.42 136.23 121.32 125.16 128.99 132.80 136.61 121.71 125.54 129.37 133.18 136.99 122.09 125.93 129.75 133.57 137.37 122.47 126.31 130.13 133.95 137.75 122.86 126.69 130.52 134.33 138.13
课程设计 课程名称测控电路 题目名称 Pt100温度变送器设计 学生学院物理与信息工程学院 专业班级测控技术与仪器 班号 B08072021 学生组员张文焱胡聪罗成 指导教师范志顺 2011-1-5
课 程 设 计报告 一、实验要求： 设计一个用热电阻Pt100制作的温度变送器，要求其温度变化范围为0℃-400℃,输出为0.3V-1.5V,精度为5％，在此基础上构成一个输出为4mA-20mA 的电流源。 二、实验原理： 1.同相放大及差分放大部分： Uo 2.电压跟随器： ) 21 (9) 49(21214 99 112212R R R R R R Uo R R R Uo R R R +?+?? =+? =+?则：对同相放大器有： 11 101222 11R R R Uo +? =-对电压跟随器有：) 21(6 8 6 8578577 16 57712Uo Uo R R Uo R R R R R Uo R R R Uo R R R R Uo Uo -?==-+?=+?-则：因对差分放大电路有： Uo
3.电流源电路： Uo 16 100)1317(171412) 100(1214 12100R i R R R R R i Uo R Uo R R i Uo i -++-- + +-= 三、元件清单： 四、资料准备： 热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 Rt=Rt0[1+α（t-t0）] 。式中，Rt 为温度t 时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 Rt=AeB/t 。式中Rt 为温度为t 时的阻值；A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上 ），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器
一种精密的热电阻测温方法 摘要: 本文介绍了一种采用恒压分压法精密测量三线制热电阻阻值的方法，对于Pt100热电阻，检测分辨率可以达到0.005W。同时采用计算的方法，能够使获得的温度准确度达到0.05℃。 关键词: 恒压；三线制；热电阻；精度 引言 温度参数是目前工业生产中最常用的生产过程参数之一，对温度的测量虽然有许多不同的方法，但热电阻凭借其优良的特性成为目前工业上温度测量中应用最广泛普遍的传感元件之一。由于金属铂优良的物理特性，使它成为制造热电阻的首选材料。它能够制造成体积微小的薄膜形式，或者缠绕在陶瓷和云母基板上制造出高稳定性的温度传感器，能够适应各种复杂的测温场合。一般在-200℃至+400℃的温度范围内，Pt100热电阻温度传感器是首选测温元件。 目前在各种检验设备中，如各种检验用恒温槽，都要求设备能够提供高精度的温度指示，这就要求作到对温度的高精度测量。又如，在配置Pt100热电阻传感器的智能型二线制一体化温度变送器中，也要求对温度有高精度的测量，这样才能够保证变送器在全量程范围内的高精度。为了消除导线电阻对测量的影响，在实验室和工业应用中，都是采用三线制引线接法来消除导线电阻影响的。本文介绍的就是一种精密测量三线制热电阻阻值的方案，同时提供了高精度的温度转换方法。 三线制热电阻阻值检测电路 图1是一个采用恒压分压法精密测量三线制热电阻阻值的检测电路，实际是一个高精度温度变送器的检测部分。它采用AD7705作为模数转换器，系统控制CPU采用P87LPC764，整体系统是一个低功耗系统。 图1中，电阻体RT接成了三线制，RL为三根导线电阻，一般每根导线电阻在5W之内。电阻体与测量电路以A、B、C三点连接，实际上是与电阻R 构成了对电压VREF的分压电路。一般情况下，为避免驱动电流导致电阻体发热引起测量误差，电流应该小于3mA，这里笔者通过选择VREF和R，使驱动热电阻的电流约为0.6 mA左右。当在VREF和R是已知的前提下，
铂热电阻Pt100、Pt10以及BA1、BA2分度表 （CMZ 根据百度文库及其他资料整理 20120603） BA1、BA2指的是什么？百度知道满意回答： BA1、BA2是已经淘汰的老铂热电阻的分度号，新的分度号为Pt100和Pt10。 一 Pt100、BA1、BA2工业铂热电阻温度与电阻值对照表 Pt100BA1BA2 温度(℃)阻值(Ω)温度(℃)阻值(Ω)温度(℃)阻值(Ω) -200 18.49 -2007.95-20017.28 -190 22.80 -1909.96-19021.65 -180 27.08 -18011.95-18025.98 -170 31.32 -17013.93-17030.29 -160 35.53 -16015.90-16034.56 -150 39.71 -15017.85-15038.80 -140 43.87 -14019.79-14043.02 -130 48.00 -13021.72-13047.21 -120 52.11 -12023.63-12051.38 -110 56.19 -11025.54-11055.52 -100 60.25 -10027.44-10059.65 -90 64.30 -9029.33-9063.75 -80 68.33 -8031.21-8067.84 -70 72.33 -7033.08-7071.91 -60 76.33 -6034.94-6075.96 -50 80.31 -5036.80-5080.00 -40 84.27 -4038.65-4084.03 -30 88.22 -3040.50-3088.03 -20 92.16 -2042.34-2092.04 -10 96.09 -1044.17-1096.03 0 100.00 046.000100.00 10 103.90 1047.8210103.96 20 107.79 2049.6420107.91 30 111.67 3051.4530111.85 40 115.54 4053.2640115.78 50 119.40 5055.0650119.70 60 123.24 6056.8660123.60 70 127.07 7058.6570127.49 80 130.89 8060.4380131.37 90 134.70 9062.2190135.24 100 138.50 10063.99100139.10 110 142.29 11065.76110142.10 120 146.06 12067.52120146.78
一进一出温度信号隔离器 主要特性: ⑴输入：Pt100(-200~+600℃)(范围可选择)也可以选择输入为Pt1000,Pt10,Cu50,Cu100等等 ⑵输出信号：4~20mA，0~5V，0-10V等标准信号 ⑶辅助电源：5V、9V、12V、15V或24V直流单电源供电 ⑷工业级温度范围:-40~+85℃⑸精度等级：0.2级(FSR%，相对于温度) ⑹内含线性化和长线补偿功能⑺隔离耐压：2500VDC(1mA,60S)，2路输入/2路输出/电源五隔离 ⑻安装方式：DIN35导轨安装 ⑼外形尺寸：79x69.5x25mm 概述: 该产品输入、输出和辅助电源之间是完全隔离（三隔离），可以承受2500VDC的隔离耐压。产品主要用于Pt100，Pt1000，Pt10,Cu50,Cu100等传感器信号的隔离与变送(传感器需用户自己配)，在工业上主要用于测量-200~+600℃的温度。该变送器内有线性化和长线补偿功能，出厂时按照Pt100国标分度表校正，完全达到0.2级精度要求。 产品采用DIN35国际标准导轨安装方式，体积小、精度高，性能稳定、性价比高，可以广泛应用在石油、化工、电力、仪器仪表和工业控制等行业。 温度信号隔离变送器使用非常方便，仅需接好线，即可实现热电阻信号的隔离变送。 产品选型: DIN1x1SAR-Z□-T□-P□-I/U□ 选型举例1： 输入：Pt100温度范围：-20~100℃供电电压：24V输出：4-20mA 型号：DIN1x1SAR-Z1-T1-P1-I4 选型举例2： 输入：Pt1000温度范围：0~200℃供电电压：12V输出：0-10V 型号：DIN1x1SAR-Z5-T4-P2-U2 通用参数： 精度-------0.2%（相对于温度） 输入-------三线、四线或两线热电阻信号，可选择Pt100,Pt1000,Pt10,Cu50,Cu100等热电阻。 订购时需选择一个温度范围来和输出相对应。 输出-------标准的电压或电流信号。也可由用户自定义。 响应时间-------≤100mS 辅助电源-------DC5V、9V、12V、15V、24V
Pt100铂热电阻的温度变送器设计与实现 摘要:针对空压机专用变频器系统中温度检测的要求,设计并实现了一种三线制Pt100温度传感器。利用Pt100铂热 电阻的电阻-温度函数关系,将温度信号转换为电压信号,经过两级放大电路对电压信号进行放大,再将电压信号转换为标准 的电流信号输出。在A/D温度采集时,利用精密电流电压转换芯片,将电流信号转换为标准的电压信号。实践证明,该传感 器有较高的稳定性和灵活性,性能良好且容易实现,成本低,值得推广应用。 关键词:Pt100;三线制;传感器;电压/电流转换 温度是表征物体冷热程度的物理量,在工业生产、生活应用和科学研究中是一个非常重要的参数[1]。在工业控制过程中需要对控制对象进行温度监测,防止控制对象由于温度过高而损坏,因此温度的实时监测就显得更加重要。对温度的实时监测有利于对控制对象的及时检查、保护,并及时调整温度的高低。根据控制系统设计要求的不同,温度监测系统的设计也有所变化,有采用集成芯片的,也有采用恒流源器件和恒压源器件的。因铂热电阻具有测量范围大,稳定性好,示值复现性高和耐氧化等优点,该系统采用Pt100铂热电阻作为温度感测元件,进行温度传感器的设计与实现[2-3]。在设计中,将电压信号转换为标准的4~20 mA电流信号,既省去昂贵的补偿导线,又提高了信号长距离传送过程中的抗干扰能力。 1Pt100铂热电阻概述[2-5] 电阻值随温度的变化程度称为温漂系数,大部分金属材料的温漂系数是正数,而且许多纯金属材料的温漂系数在一定温度范围内保持恒定,具体应用中选用哪一种金属材料(铂、铜、镍等)取决于被测温度的范围。金属铂(Pt)电阻的温度响应特性较好,成本较低,可测量温度较高;它在0℃的额定电阻值是100Ω,是一种标准化器件。工作温度范围:-200~+850℃,考虑到工业的实际应用,本系统设计的测量范围为0~120℃。因为热敏电阻的阻值和温度呈正比关系,只需知道流过该电阻的电流就可以得到与温度成正比的输出电压。根据已知的电阻-温度关系[6],可以计算出被测量的温度值。Pt100温度感测器是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度检测器,其电阻和温度变化的关系式为: Rt= R0[1+A T+BT2+C(t-100)T3] (1) 式中:R0为0℃下的电阻值,R0=100Ω;T为摄氏温度。因此,用铂做成的电阻式温度检测器,又称为Pt100温度传感器,即: A =3.908 3×10-3, B =-5.775×10-7, C =0, t≥0℃ -4.183×10-12, t <0℃ 显然,电阻与温度呈非线性关系,但当测量精度要求较低时,电阻值与温度的函数关系可以简化为[6]: Rt= R0(1+AT) (2) 实际应用中,Pt100的连接方式可以为两线制、三线制或四线制。该系统采用三线制接法即可满足要求。二线制连接时,由于引线电阻与Pt100串联,增大了电阻,会影响测量;三线制连
IBF热电阻温度信号隔离变送器（DIN导轨安装式） 主要特性: Array >>输入：Pt100(-200-+600℃)(范围可选择) 也可以选择输入为Pt1000, Pt10,Cu50,Cu100等等 >>输出信号：4~20mA，0~5V，0-10V 等标准信号 >>辅助电源：5V、9V、12V、15V或24V直流单电源供电 >>工业级温度范围: - 45 ~ + 85 ℃ >>精度等级：0.2级(FSR%，相对于温度) >>内含线性化和长线补偿功能 >>隔离耐压：2500VDC(1mA,60S)，输入/输出/电源三隔离 >>安装方式：DIN35导轨安装 >>外形尺寸：79x69.5x25mm 图1 模块外观图 概述: 热电阻温度变送器产品主要用于Pt100，Pt1000，Pt10, Cu50,Cu100等传感器信号的隔离与变送(传感器需用户自己配)，在工业上主要用于测量-200~+600℃的温度。该变送器内有线性化和长线补偿功能，出厂时按照Pt100国标分度表校正，完全达到0.2级精度要求。输入、输出和辅助电源之间是完全隔离（三隔离），可以承受2500VDC的隔离耐压。产品采用DIN35国际标准导轨安装方式，体积小、精度高，性能稳定、性价比高，可以广泛应用在石油、化工、电力、仪器仪表和工业控制等行业。 温度信号隔离放大器使用非常方便，仅需接好线，即可实现热电阻信号的隔离变送。 产品选型: 选型举例1： 输入：Pt100 温度范围：-20~100℃供电电压：24V 输出：4-20mA 型号：IBF11-Z1-T1-P1-A4
选型举例2： 输入：Pt1000 温度范围：0~200℃供电电压：12V 输出：0-10V 型号：IBF11-Z5-T4-P2-V2 通用参数： 精度 ------- 0.2% （相对于温度） 输入 ------- 三线、四线或两线热电阻信号，可选择Pt100, Pt1000, Pt10, Cu50, Cu100等热电阻。 订购时需选择一个温度范围来和输出相对应。 输出------- 标准的电压或电流信号。也可由用户自定义。 响应时间------- ≤100mS 辅助电源 ------- DC5V、9V、12V、15V、24V 功率------- < 1W 温度漂移------- 50ppm/℃（典型值） 负载能力 ------- 电压输出：≥ 2kΩ 电流输出：≤450Ω 隔离 ------- 信号输入/输出/输出/辅助电源三隔离 隔离电压 ------- 2500VDC，1分钟，漏电流 1mA 耐冲击电压------- 3KV， 1.2/50us(峰值) 工作温度 ------- -40 ~ +85℃ 存储温度 ------- -45 ~ +80℃ 工作湿度 ------- 10 ~ 90% (无凝露) 存储湿度 ------- 10 ~ 95% (无凝露) 产品接线图： 引脚定义：
PT100铂热敏电阻是一种铂电阻，其电阻值会随温度的变化而变化。Pt之后的100表示其电阻在0℃为100 ohm，在100℃为138.5 ohm。在编辑医疗，电气，工业，温度计算，卫星，天气，电阻计算等高精度温度设备中，应用范围非常广泛。 PT100铂热敏电阻在工业上是常用的。从电阻随温度的变化来看，大多数金属导体都具有这种特性，但并不是所有的金属导体都可以用作热阻。金属材料对热阻的一般要求如下：尽可能大且稳定的温度系数，大电阻率（在相同灵敏度下减小传感器的尺寸）和使用温度范围具有稳定的化学和物理性能，良好材料的可复制性，以及电阻和温度之间的函数关系。 PT100铂电阻温度对照表
第一类：50°119.40Ω; 100°138.51Ω; 150°157.33Ω; 200°175.86Ω。 这是比例为0.003851的PT100。它也是最常见的PT100指数。第二种：50°119.70Ω; 100°139.10Ω; 150°158.21Ω; 200°177.03Ω; 250°195.56Ω; 300°213.79Ω; 350°231.73Ω; 这是比例为0.003910的PT100，称为Ba2刻度。 通常，未指定的PT100是指比例为0.003851的PT100。 两线制系统测得的电阻为引线电阻。用三根线和四根线测量的电阻是电阻的电阻值，并且已经减去了引线的电阻值。通常，高精度PT100不会使用两线制系统。 对于所有PT100电阻器，正常情况下，您测量的电阻值是不同的。只要测量的电阻值的偏差在精度水平的公差范围内，就可以满足要求。如果是PT100，则其0度电阻范围在99.941?100.059欧姆范围内是合格的。 铂热电阻温度与电阻值对照表
PT100温度变送器的正温度系数补偿 温度是非常重要的物理参数，热电偶和热敏电阻(RTD)适合大多数高温测量，但设计人员必须为特定的应用选择恰当的传感器，表1提供了常用传感器的选择指南。 RTD具有较高的精度，工作温度范围：-200°C至+850°C。它们还具有较好的长期稳定性，利用适当的数据处理设备就可以传输、显示并记录其温度输出。因为热敏电阻的阻值和温度呈正比关系，设计人员只需将已知电流流过该电阻就可以得到与温度成正比的输出电压。根据已知的电阻-温度关系，就可以计算出被测温度值。 电阻值随温度的变化称为“电阻的温度系数”，绝大多数金属材料的温度系数都是正数，而且许多纯金属材料的温度系数在一定温度范围内保持恒定。所以，热敏电阻是一种稳定的高精度、并具有线性响应的温度检测器。具体应用中选用哪一种金属材料(铂、铜、镍等)取决于被测温度范围。 铂电阻在0°C的标称电阻值是100Ω，尽管RTD是一种标准化器件，但在世界各地有多种不同的标准。这样，当同一标准的RTD用在不同标准的仪表设计中时将会产生问题。 铂金属的长期稳定性、可重复操作性、快速响应及较宽的工作温度范围等特性使其能够适合多 种应用。因此，铂电阻RTD是温度测量中最稳定的标准器件。以下公式描述了PT100的特性，显然它的温度与电阻呈非线性关系： RT = R0(1 + AT + BT2 + C(T-100)T3) 其中： A = 3.9083 E-3 B = -5.775 E-7 C = -4.183 E-12 (低于0°C时)或0 (高于0°C时)。 表3是表格形式。 具体应用中，PT100的连接方式可以采用2线、3线或4线制(图1、2和3)。有多种模拟和数字的方法进行PT100的非线性误差补偿，例如，可以利用查表法或上述公式实现数字非线性补偿。 查表法是将代表铂电阻阻值与温度对应关系的一个表格存储在μP内存区域，利用这个表格将一个测量的PT100电阻值转换为对应的线性温度值。另一种方法是根据实际测量的电阻值，采用以上公式直接计算相关的温度。 查表法只能包含有限的电阻/温度对应值，电路的复杂程度取决于精度和可用内存的空间。为了计算某一特定的温度值，需要首先确认最接近的两个电阻值(一个低于RTD测量值，一个高于RTD测量值)，然后用插值法确定测量温度值。 例如：如果测试的电阻值等于109.73Ω，假设查询表格精度为10°C，那么两个最接近的值是107.79Ω (20°C)和111.67Ω (30°C)。综合考虑这三个数据，利用下式进行计算： 以上数字补偿的方法需要微处理器(μP)的支持，但是采用图4的简单模拟电路可以获
\ Pt100温度变送器设计报告 HEBEI UNITED UNIVERSITY 小组成员：09电气（1）任燕凯 09表（2）周震 09表（2）张柔
目录 一：变送器的设计原理 (3) 1：pt100热电阻的介绍 (3) 2：基于双恒流源的三线热电阻测温探头电路的设计 (3) 3：单片机最小系统介绍 (4) 4：基于ADC0804的采样系统设计 (5) 5：基于1602的显示电路的设计 (6) 6：基于DAC0832的模拟量输出设计 (7) 7 ：4~20mA电路的设计 (8) 三：程序设计 (8) 1. 程序流程图 (8) 2.程序如下所示： (9)
一：变送器的设计原理 1：pt100热电阻的介绍 热电阻：电阻体的阻值随温度的变化而变化，利用此特性就可以进行对温度的测量。 pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。应用于医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。 2：基于双恒流源的三线热电阻测温探头电路的设计 （1）稳流源电路
2 1 TL431 5 6 7 4 1 1 U2:B LM324 R2 2k 100k R8 100k R9 100k R10 100k R11 100k R 1 电流输出 图为恒流源三线式铂阻测温电路，有两个1.25mA的电流源分别施加给PT100和100Ω （千分之一精度）电阻及各自同质同长的导线上。由于采用由LM324构成的39倍差分放大 电路，使温度在0~100摄氏度变化，电压输入在0~1.9伏之间变化，且导线的分压部分已被 消除，即0摄氏度时Pt100为100Ω，差分放大器两端两个输入电压为0V，当升温后，差 分放大电路将Pt100变化的阻值进行放大。由LM324构成的电压跟随器经阻容低通滤波起 作为反映当前温度的电压值，待后续处理。该电路传感器引线的长度可达到300多米且保证 精确的测量。 3：单片机最小系统介绍
PT100智能温度变送器 一．概述： BS-10温度变送器是一种可以PC组态的两线制智能温度便送模块，他能接收PT100热电阻的信号输入，量程可设定，并能对PT100进行线性化处理输出与温度对应的4~20mA的电流信号。此模块一般安装在变送器的头部接线盒里面。变送器设计紧凑，线路采用低功耗设计，并且全部采用低温漂的元器件，降低电路的发热和环境温度对变送器的影响。加强的抗干扰设计，使之可以长期稳定的工作在-40~80℃的工业级环境中。 二．特点： ◆智能两线制4～20mA工作方式,抗干扰能力更好,信号无损远传。 ◆提供传感器恒流激励，标准三线PT100接入方式。 ◆专用定制ASSIC电路,集成度更高,可靠性更好. ◆全数字校准，无可动电位器，温漂更低至<20ppm。 ◆加强的EMC抗干扰设计，硬件看门狗，适合各种电磁环境恶劣的工业环境。 ◆纯数字的PT100校准计算，精度更高。 ◆智能USB/单线校准接口，接线接单，专业校准组态软件，校准使用方便快捷。 ◆专业变送器校准软件，软件具有用户版本和工厂版本，用户版本无法修改校准参数。 ◆标准三线PT100接法，线路阻抗自动抵消。 三．主要参数： 电源电压：10~36VDC,推荐24VDC。 测量范围：-200℃~850℃，最小50℃的变送范围。可以PC组态。 Pc 接口：USB. 输出信号：两线制4~20mA,电流分辨率约1.6uA。 限制电流：约23Ma. 温漂系数：<20ppm/℃或0.004%FS/1℃（基本量程） 工作环境：温度-40℃~85℃，湿度<85%,干燥无腐环境。 外形尺寸：直径44mm*22.5mm圆柱形。 测量精度：0.1%FS。 四．外形尺寸：
pt100电阻与温度对应表设计原理: pt100是铂热电阻,它的阻值会随着温度的变化而改变。 PT 后的 100即表示它在 0℃时阻值为 100欧姆 ,在 100℃时它的阻值约为 138.5欧姆。它的工业原理 :当PT100在 0摄氏度的时候他的阻值为 100欧姆,它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。 应用范围: 医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备,应用范围非常之广泛。 PT100分度表 -50度 80.31欧姆 -40度 84.27欧姆 -30度 88.22欧姆 -20度 92.16欧姆 -10度 96.09欧姆 0度 100.00欧姆 10度 103.90欧姆 20度 107.79欧姆 30度 111.67欧姆 40度 115.54欧姆 50度 119.40欧姆
60度 123.24欧姆 70度 127.08欧姆 80度 130.90欧姆 90度 134.71欧姆 100度 138.51欧姆 110度 142.29欧姆 120度 146.07欧姆 130度 149.83欧姆 140度 153.58欧姆 150度 157.33欧姆 160度 161.05欧姆 170度 164.77欧姆 180度 168.48欧姆 190度 172.17欧姆 200度 175.86欧姆 组成的部分 常见的 pt1oo 感温元件有陶瓷元件,玻璃元件,云母元件,它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架, 玻璃骨架,云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成 薄膜铂电阻
薄膜铂电阻:用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上, 膜厚在 2微米以内 , 用玻璃烧结料把 Ni (或 Pd 引线固定,经激光调阻制成薄膜元件。
pt100热电阻温度对照表 PT100温度对照表如下图： 主要用于工业过程温度参数的测量和控制。带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成（由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的。 因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器），有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。
扩展资料 它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。 铂电阻的阻值随温度的变化而变化的计算公式： -200 DIN IEC751系数：A=3.9083E-3、B=-5.775E-7、C=-4.183E-12 根据韦达公式求得阻值大于等于100欧姆的Rt -〉t的换算公式： 0≤t<850℃t=(sqrt((A*R0)^2-4*B*R0*(R0-Rt))-A*R0)/2/B/R0 第一种：50度119.40欧；100度138.51欧；150度157.33欧；200度175.86欧。 这种是比值为i0.003851的PT100。也是最常见的PT100分度号。 第二种：50度119.70欧；100度139.10欧；150度158.21欧；200度177.03欧；250度195.56欧；300度213.79欧；350度231.73欧； 这种是比值为0.003910的PT100，也就是BA2分度号。 一般没有指明的PT100就是指比值为0.003851的PT100。 二线制测量出的阻值是带有引线电阻的。三线，四线测量出的阻值是电阻的阻值，引线阻值已经扣除掉的了。一般高精度的PT100是不会采用二线制的。 所有的PT100电阻你测量出来的电阻值不同是正常的，只要测量出来的电阻值的偏差在精度等级允差范围内就是符合要求的。如A级PT100，它的0度阻值范围在99.941~100.059欧姆的范围内都是合格的。 二线制温度变送器的设计 时间:2007-07-25 来源: 作者:杨明欣谢明元杨玲点击：4424 字体大小:【大中小】 一、简介 二线制温度变送器分别与热电偶和热电阻相配合，可以将温度信号线性地转换成4~20mA 直流标准输出信号。二线制温度变送器应具有如下主要特点： 1.二根线完成电源的输入及4~20mA直流电流输出, 即二根线既是电源线也是 4~20mA标准信号输出线。 2.由于二线制一体化变送器安装在传感器接线盒中,所以必须有良好的可靠性、 稳定性及较宽温度工作范围(0~85℃)和较小的温漂，同时要求体积尽可能 小。 3.在热电偶和热电阻温度变送器中采用了线性化电路，从而使变送器的 4~20mA 输出信号和被测温度呈线性关系。 4.在热电偶温度变送器中，要进行冷端补偿，冷补范围0~100℃。 变送器在线路结构上分为量程单元和放大单元两个部分，其中放大单元是通用的，而量程单元，则随品种、测量范围的不同而不同。设计电路结构如图1所示。 图中粗线为电源线，细线为信号流程，两根外接导线既是电源线也是信号线。4~20mA 信号体制为二线制设计提供了可能性，当被测信号从下量程到上量程（0％~100％）变化时，二根传输线上电流对应4~20mA 变化； 4mA作为变送器电 路工作损耗电流，也易于识别断线断电故障。RL 为信号采样负载电阻(RL≤250W) 。V(AB) 须大于12V以保证系统的正常工作。在电源正常(17~30V) 的前提下, 回路4~20mA电流I 由输入热电阻R 或热电偶mV信号确定。 通过框图我们可以看到，首先，需要对信号源所产生的信号进行采集，然后将采集到的信号进行放大、线性化调整、调零调满，最后通过V/I 转换把线性反映温度大小的电压信号转化为电流信号I1（0~16mA），加上电路的4mA 静态工作电流I2 形成4~20mA 电流信号通过二线制电源线输出。对于热电偶变送器，采用一个小型CU50 热电阻来测量冷端的温度，进行冷端补偿。两种变送器都采用了LM124集成运放，它是四组独立的高增益的内部频率补偿运算放大器。它可以适应本电路单电源工作的要求，电源电压范围大，温度特性很好，性价比高，在后面电路中所用运放全都是LM124。 二、热电阻二线制变送器的设计 热电阻二线制变送器详细电路图如图2(Pt100 为例)所示,下面就各部分工作原 理作一下介绍。 图2 热电阻二线制变送器电路图 1、信号采集电路 热电阻是利用导体的电阻随温度变化而变化的特性测量温度, 常用的有铂电阻Pt100、Pt10 铜电阻Cu50、Cu100 等。其阻值与温度关系可通过分度号表查询。 图中是以Pt100 热电阻为例（在这里，可以采用其他的热电阻，如Cu50、Cu100 等），TL431 是2.5V 稳压二极管，D2是一个保护二极管，防止输入电压反接可 Jianghan University 江汉大学物理与信息工程学院 课程设计报告 课题名称：PT100温度变送器设计 专业：测控技术与仪器I ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 班级：B13072021姓名:罗洪 日月20112015年 课程设计报告 温度变送器设计PT100题目：一、实验要求： 1?设计一个用热电阻Pt100制作的温度变送器，要求其温度变化范围 为0C-400C，经电压放大后为0.5-2.5V，经V/I转换成4~20mA输出 2?电路的设计，以及理论推导 3?实验数据及分析 4.报告包括以下部分：一、该设计要达到的目的（掌握基本放大电路、信号转换电路的设计以及实际动手的能力培养）；二、各功能块的设计、计算；三、实验数据的处理、分析线性度等；四、设计的结论及体会。报告不少于3000字，参考文献不少于5篇，每组必须独立完成，不得抄袭，若有抄袭现象，一律以不及格处理 ---------------- 学资学习网----------------- 实验原理: 三、实验资料 00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 0100.000 100.039 100.078 100.117 100.156 100.195 100.234 100.274 100.313 100.352 1100.391 100.430 100.469 100.508 100.547 100.586 100.625 100.664 100.703 100.742 2100.781 100.820 100.859 100.899 100.938 100.977 101.016 101.055 101.094 101.133 3101.172 101.211 101.250 101.289 101.328 101.367 101.406 101.445 101.484 101.523 4101.562 101.601 101.640 101.679 101.718 101.757 101.796 101.835 101.875 101.914 5101.953 101.992 102.031 102.070 102.109 102.148 102.187 102.226 102.265 102.304 6102.343 102.382 102.421 102.460 102.499 102.538 102.577 102.616 102.655 102.694 7102.733 102.772 102.811 102.850 102.889 102.928 102.967 103.006 103.045 103.084 8103.123 103.162 103.201 103.240 103.279 103.318 103.357 103.396 103.435 103.474 9103.513 103.551 103.590 103.629 103.668 103.707 103.746 103.785 103.824 103.863 10103.902 103.941 103.980 104.019 104.058 104.097 104.136 104.175 104.214 104.253 11104.292 104.331 104.370 104.409 104.448 104.487 104.525 104.564 104.603 104.642 12104.681 104.720 104.759 104.798 104.837 104.876 104.915 104.954 104.993 105.032 13105.071 105.110 105.148 105.187 105.226 105.265 105.304 105.343 105.382 105.421 14105.460 105.499 105.538 105.577 105.616 105.654 105.693 105.732 105.771 105.810 15105.849 105.888 105.927 105.966 106.005 106.043 106.082 106.121 106.160 106.199 16106.238 106.277 106.316 106.355 106.394 106.432 106.471 106.510 106.549 106.588 17106.627 106.666 106.705 106.744 106.782 106.821 106.860 106.899 106.938 106.977 18107.016 107.055 107.093 107.132 107.171 107.210 107.249 107.288 107.327 107.365 19107.404 107.443 107.482 107.521 107.560 107.599 107.637 107.676 107.715 107.754 20107.793 107.832 107.871 107.909 107.948 107.987 108.026 108.065 108.104 108.142 21108.181 108.220 108.259 108.298 108.337 108.375 108.414 108.453 108.492 108.531 22108.570 108.608 108.647 108.686 108.725 108.764 108.802 108.841 108.880 108.919 23108.958 108.997 109.035 109.074 109.113 109.152 109.191 109.229 109.268 109.307 24109.346 109.385 109.423 109.462 109.501 109.540 109.579 109.617 109.656 109.695 25109.734 109.773 109.811 109.850 109.889 109.928 109.967 110.005 110.044 110.083 26110.122 110.160 110.199 110.238 110.277 110.316 110.354 110.393 110.432 110.471 27110.509 110.548 110.587 110.626 110.664 110.703 110.742 110.781 110.819 110.858 28110.897 110.936 110.974 111.013 111.052 111.091 111.129 111.168 111.207 111.246 29111.284 111.323 111.362 111.401 111.439 111.478 111.517 111.556 111.594 111.633 30111.672 111.711 111.749 111.788 111.827 111.865 111.904 111.943 111.982 112.020 31112.059 112.098 112.137 112.175 112.214 112.253 112.291 112.330 112.369 112.408 32112.446 112.485 112.524 112.562 112.601 112.640 112.678 112.717 112.756 112.795 33112.833 112.872 112.911 112.949 112.988 113.027 113.065 113.104 113.143 113.182 34113.220 113.259 113.298 113.336 113.375 113.414 113.452 113.491 113.530 113.568 35113.607 113.646 113.684 113.723 113.762 113.800 113.839 113.878 113.916 113.955 36113.994 114.032 114.071 114.110 114.148 114.187 114.226 114.264 114.303 114.342 37114.380 114.419 114.458 114.496 114.535 114.573 114.612 114.651 114.689 114.728 38114.767 114.805 114.844 114.883 114.921 114.960 114.999 115.037 115.076 115.114 39115.153 115.192 115.230 115.269 115.308 115.346 115.385 115.423 115.462 115.501 40115.539 115.578 115.616 115.655 115.694 115.732 115.771 115.810 115.848 115.887 41115.925 115.964 116.003 116.041 116.080 116.118 116.157 116.196 116.234 116.273 42116.311 116.350 116.389 116.427 116.466 116.504 116.543 116.581 116.620 116.659 43116.697 116.736 116.774 116.813 116.852 116.890 116.929 116.967 117.006 117.044 44117.083 117.122 117.160 117.199 117.237 117.276 117.314 117.353 117.391 117.430 45117.469 117.507 117.546 117.584 117.623 117.661 117.700 117.738 117.777 117.816 46117.854 117.893 117.931 117.970 118.008 118.047 118.085 118.124 118.162 118.201 47118.240 118.278 118.317 118.355 118.394 118.432 118.471 118.509 118.548 118.586 48118.625 118.663 118.702 118.740 118.779 118.817 118.856 118.894 118.933 118.971 49119.010 119.049 119.087 119.126 119.164 119.203 119.241 119.280 119.318 119.357二线制温度变送器
PT100温度变送器设计课程设计讲解
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