铂电阻测温仪的设计与实现

　　铂电阻温度传感器[1]是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器，由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等，被广泛用于中温(-200°C～650°C)范围的温度测量中。

　　但在这种检测电路中，不平衡电桥中以及铂电阻的阻值和温度之间的非线性特性给最后的温度测量来了一定的误差，日本三和SANWA| 日本理音RION| 日本共立KYORITSU| 德国德图TESTO| 台湾群特CENTER| 香港希玛SMART| 兰泰仪器LANDTEK| 时代仪器TIME| 富贵仪器ESCORT| 美国TPI| 森美特SUMMIT| 美国雷泰RAYTEK 电子五金工具| CEM| 费思泰克FAITHTECH| 国产仪器| 进口仪器| 进口工具| 而且由于包括传感器在内的各种硬件本身的缺陷和弱点， 所以往往难以达到较高的指标要求。因此，在系统的设计上引入与检测技术直接相关的数据处理算法， 即软件算法来实现线性化处理的要求， 可以有效地提高系统的精度，降低成本。本测温仪通过采用查表线性化法得出温度各点对应的A/D转换值，并且利用软件算法实现了电路中各参数的自适应调整选取，在尽可能提高分辨率的情况下使设计的电路在给定的温度范围内各点的分辨率近似相等，从而方便了硬件电路的设计和电阻的选取，也减小了铂电阻测温电路的非线性误差。

　　1 系统结构

　　测温仪的系统硬件结构框图如图1所示。考虑到功耗及整机的精度和价格等问题，测温仪的单片机控制器采用NEC的8位78K0系列单片机，并启用了看门狗功能，以提高测温仪的抗干扰性能。测温系统采用不平衡电桥测量铂电阻随温度变化的电压信号，经过放大、A/D转换后，送到单片机中进行处理和显示。采集时显示最值温度，超过设定值则报警。本测温仪通过USB接口与PC机连接，上位机负责设置采集开始时间、采集间隔时间等参数，并读取下位机数据，进行数据分析和处理。

　　图1 系统硬件结构框图

       2 系统硬件设计

　　测温仪的测温电路采用典型的铂电阻电桥电路，如图2所示。该测温仪的测温电路采用软件算法中的查表线性化方法，利用软件算法对电路参数进行自适应调整选取，在保证高分辨率的情况下，使得在给定的温度范围内各点的分辨率近似相等，误差可达到0.5级仪表的要求，提高了测温仪的整体性能

　　图2 温度测量电路原理图图2中最后输出的U5将被送到A/D转换器转换为数字量，然后由微处理器读入再进行处理。通过对温度测量电路的数学分析可以得出，U5和Us是完全成正比的。因此，在设计中将Us设为A/D转换过程中的参考电压。这样，即使Us有所变化，也不会影响A/D转换器的转换结果。