热电阻温度测量电路的研究

1. 引言

工业用热电阻安装在生产现场,而其测温电路板安装在控制室,其间的引线很长,如果仅用两根导线接在热电阻两端,导线本身的阻值势必和热电阻的阻值串联在一起,造成测量误差。如果每根导线的阻值是r,测量结果中必然含有绝对误差2r。尤其令人遗憾的是,这个误差很难修正,因为r的值是随导线沿途的环境温度而变的，环境温度并非处处相同，且又变化莫测。

2. 常用测温电路

三线制电路中，当电桥平衡时，（Rt+r）R2=(R3+r)R1

如满足R1=R2，则等号右边含有r 的两项完全消去，就和r=0 的电桥平衡公式完全一样了。这种情况下，导线电阻r 对热电阻的测量毫无影响。必须注意，只有在R1=R2的电桥时且只有在平衡状态下才是如此。

四线制电路中，

此处供给电流和测量电压分别使用热电阻上的四根导线，尽管导线有电阻 r ，但电流导线上由r 形成的压降rI 不在测量范围内，电压导线上虽有电阻但无电流，所以四根导线的电阻 r 都对测量没有影响。恒流源必须保证电流稳定不变，而且其值的精确度应该和测量精确度相适应。两种接法都必须从热电阻感温体的根部引出，不能从热电阻的接线端子上分出。因为从感温体到接线端子之间的导线处于温度变化剧烈的地段，虽然在保护套管里的这一段导线不长，但其电阻的影响不容忽视。

3 ．改善的测量电路

3.1 四线制接法

铂电阻一头与恒流源相连，一头以差动方式接到仪用放大器，其放大倍数为1。其输出到另一个仪用放大器，另一个输入端接校正电压，使其输出为0～1.25V。

本方案采用四线制的接法，完全消除了引线电阻对测量电路的误差，在分析工作原理时可忽略其引线电阻。

恒流源为I=1mA，铂电阻PT100在零度R=100Ω，由于本系统中测量的温度范围为0℃～50℃，经查表铂电阻PT100 在50℃时电阻R=119.4Ω，则铂电阻经1mA的恒流源后对应的电压值为U=IR（0.1V～0.12V）。又由于ADC 的模拟电压输入为0～2.5V，而单片机内部有两倍增益的放大器，故从外部输入到单片机的实际模拟电压为0～1.25V，因此外部测温电路经过信号调理后，应是0～1.25V的模拟电压值。图3-1中AD623的同向输入端为测温铂电阻的输入端，即采样端。其输出电压值范围为U=IR（0.1V～0.12V），AD623 的反相输入端为调整电压。使同相端的铂电阻的范围在0～1.25V之间。其反相端电路是通过一个2.5V的稳压器把+5V的输入电压进行稳压后，再由R1和R2进行分压得到适当的调整电压。设AD623反相输入端为0.1V时，则同相端为0～0.06V。

由此可算出AD623的增益A=1.25/0.06=20.83。