Pt100 铂电阻的三线测温线路

1 Pt100铂电阻

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100Ω，在200℃时其阻值约为175.8Ω。Pt100在0℃的时候它的阻值为100Ω，它的阻值会随着温度上升近似匀速增长。铂电阻传感器精度高，稳定性好，应用于温度测量范围广，是目前精度较高的温度传感器。

2 测温电路

Pt100铂电阻的三线测温线路，TL431为2.5𝑉的精密电压基准源提供电压源，当Pt100电阻值从100Ω到178.5Ω变化时，对应温度变化0到200℃，线路输出0到2𝑉的电压输出，Rp1R_{p1}Rp1​所在电路提供运放的正相输入电压。根据运放特性得到

(2.5−u+1)/2.4k=(u+1−uo1)/Rt(2.5−u_{+1})/2.4k=(u_{+1}−u_{o1})/R_t(2.5−u+1​)/2.4k=(u+1​−uo1​)/Rt​式中的u+1=Rp1+82Rp1+2.4k+82u_{+1}=\frac{R_{p1}+82}{R_{p1}+2.4k+82}u+1​=Rp1​+2.4k+82Rp1​+82​可以通过调节Rp1R_{p1}Rp1​进行调整。之后uo1u_{o1}uo1​接一个反相放大器，得到最终的输出，即为uo=(Rp2/1.2k)uo1u_o=(R_{p2}/1.2k)u_{o1}uo​=(Rp2​/1.2k)uo1​综上可得输入输出关系式

uo=Rp21.2k[(Rt2.4k+1)Rp1+82Rp1+2.4k+82−2.5Rt2.4k]u_o=\frac{R_{p2}}{1.2k}[(\frac{R_{t}}{2.4k}+1)\frac{R_{p1}+82}{R_{p1}+2.4k+82}-2.5\frac{R_t}{2.4k}]uo​=1.2kRp2​​[(2.4kRt​​+1)Rp1​+2.4k+82Rp1​+82​−2.52.4kRt​​]通过上述分析，通过调节Rp1R_{p1}Rp1​可以调节输出的零点，而调节Rp2R_{p2}Rp2​则可以调节输出的满度。

3 电路仿真

使用Multisim对测温电路进行仿真，搭建好电路后对电路进行调试，为确定电路的零点，需要调试Rp1R_{p1}Rp1​，在0℃时，Pt100铂电阻的阻值为100Ω，此时对应的输出电压为0𝑉，通过一边观察示波器一边调试Rp1R_{p1}Rp1​，得到Rp1R_{p1}Rp1​=18Ω，确定使用50Ω的电位器。为确定电路的满度，需要调试Rp2R_{p2}Rp2​，在200℃时，Pt100铂电阻的阻值为178.5Ω，此时对应的输出电压为2𝑉，通过一边观察示波器一边调试Rp2R_{p2}Rp2​，得到Rp2R_{p2}Rp2​=31kΩ，确定使用50kΩ的电位器。综上可得，测温电路所用的器件及器件参数就确定好了。