PT100测量温度电路设计原理解析

Posted 2021-10-09 硬件程序员

1.模块简介：

       本模块可将PT100传感器信号经电桥测量放大输出，模块载有8位单片机处理器，通过此单片机的10位ADC对放大后的传感器信号采样，并通过程序计算出PT100阻值，采用查表法（查电阻对应温度值表）计算出当前温度值。板载TTL串口接口，可输出当前温度值，测量分辨率为1℃，此功能可根据用户是否需要购买相应套餐选择。

2.技术指标：

产品型号	KM-PT100
检测对象	PT100所测温度
通信方式	UART（TTL）可选是否需要
工作电压	5V (DC)
默认测量量程	0~190℃（可定制量程）
支持PT100接口输入	二线制/三线制
输出接口	PT100电桥放大信号+3V参考电压
外形尺寸	40*30（mm）
串口通讯参数	波特率9600，停止位1，无校验
串口输出温度分辨率	1℃
模块主控MCU	ST8G（10位AD分辨率）可选是否需要

3.使用说明：

       用户可通过两种方式来获取温度值，第一种为串口读取法，采用本模块的串口接口直接获取输出的温度值，第二种为AD采集计算法，用户采用mcu或其他处理器的ADC来采集模块输出的模拟量信号，通过自行编程计算出PT100阻值，并根据查表法来计算温度值。注意用户采用第一种方法时需要在购买时选择带有串口输出功能的套餐。使用说明：

       模块可接入两线或三线制接口的PT100传感器，其中三线制接法的优点是将PT100的两侧相等的的导线长度分别加在两侧的电桥臂上，使得导线电阻得以消除，使得测量误差减小。

4.测量原理：

        电路采用TL431和R14、R13产生3V的参考电源；采用R6、R7、R10、Pt100构成测量电桥（其中R7＝R10），当Pt100的电阻值和R6的电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放SGM8932放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。差动放大电路中R11＝R12、 R8＝R9、放大倍数＝R8/R12，运放采用单5V供电。

采用AD采集计算方法可按照以下示例方法计算：

Uo= （V1-V2）*（R8/R12）=51*(V1-V2)

即 V1=（Uo+51*V2）/51

根据电阻分压：

V2≈143mV    V1=（Uo+7293）/51

V1=Rpt/(R7+Rpt) *3000

得：Rpt=2000V1/(3000-V1)

Rpt为PT100对应电阻值，通过查表即可得出对应温度值。

量程计算：轨对轨运放，则Uo为5V时，V1=241.039mV，则Rpt=174.731，经查表得量程：0-190℃。

5.串口协议：

   串口通讯为问答式查询方式。

1	0x86	读传感器的AD值
向模块发送	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	起始位	地址	命令	--	--	--	--	--	校验值
	0xFF	0x01	0x86	0	0	0	0	0	0x79
EXP.	FF 01 86 00 00 00 00 00 79
模块返回	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	起始位	命令	温度值		--	--	--	--	校验值
	0xFF	0x86	高字节	低字节	0	0	0	0	--
EXP.	FF 86 00 1B 00 00 00 00 95

温度：0x1B=27℃

//校验值算法 起始位后 86 00 1B 00 00 00 00 到校验值前相加求和取低八位，再取反加一。

uint8_t getCheck(uint8_t *data,uint8_t iLength)

{

uint8_t sum=0; uint8_t iFor=0;

for(iFor=0;iFor<iLength;iFor++)

{

sum+=data[iFor];

}

return (0xff-sum+1);

}

6.模块展示及接线图：

模块链接： 

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-22434898965.9.50ea3b7cAeurtR&id=655898706360