传感器课程设计----基于pt100温度测量系统

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1、 1 目录目录 第一章 方案设计与论证 2 第一节 传感器的选择 2 第二节 方案论证 3 第三节 系统的工作原理 3 第四节 系统框图 4 第二章 硬件设计 4 第一节 PT100 传感器特性和测温原理 5 第二节 信号调理电路 6 第三节 恒流源电路的设计 6 第四节 TL431 简介 8 第三章 软件设计.9 第一节 软件的流程图 9 第二节 部分设计模块.10 总结 11 参考文献 .11 2 第一章 方案设计与论证 第一节 传感器的选择 温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类， 前者是让温 度传感器直接与待测物体接触， 而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距 离，

2、检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两 大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较 特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感 器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热 电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类， 前者简称热电 阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度 系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻 如 PT100、PT1000 等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度

3、传感器， 如 DALLAS 公司 DS18B20，MAXIM 公司的 MAX6576、MAX6577，ADI 公司 的 AD7416 等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如 DS18B20 该温 度传感器为单总线技术，MAXIM 公司的 2 种温度传感器一个为频率输出，一个 为周期输出，其本质均为数字输出，而 ADI 公司的 AD7416 的数字接口则为近 年也比较流行的 I2C 总线， 这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来 了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55 +125，而且温度的测量精度都不高，好的才 0.5,一般有 2左右，因此在 高精度的

4、场合不太满足用户的需要。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器， 它具有结构简 单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。 常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料 的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、 延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。 3 非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高 低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽， 精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离大面积目标的 温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵，二是非接触式温度传感器的 输出同样存在非线性的问题，而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多 种其它因素的影响。 由于本设计的任务是要求测量的范围为 0100，测量的分辨率为 0.1，综合价格以及后续的电路，决定采用线性度相对较好的 PT100 作为本课 题的温度传感器，具体的型号为 WZP 型铂电阻，该传感器的测温范围从 200650