李刚空调制冷行业中的应用最多的温度传感器是铜电阻温度传感器。
由于铂电阻阻值变化与温度变化基本成线性关系,测量范围宽(-200度—800度),因此温度测量精度要求高的场合一般会用铂电阻温度传感器。
本文以PT100为例对铂电阻三线制做简单分析。
PT100在零摄氏度时电阻Ro为100欧,温度变化系数a=0.003851。
PT100的实时电阻计算公式为: Rt= Ro(1+at) 即 Rt=100+0.3851t我们一般计算电路电流、电压时不考虑导线的阻值,但PT100温度变化系数非常小,对温度变化比较敏感,导线的阻值对测量精度会有大的影响,是必须考虑的因素。
三线制很好的解决了这个问题。
三线制电路图 为了更加直观的分析电路,用 Rd、Rd1、Rd2分别代表三根导线的电阻。
电路板上的两个大小一样恒流源分别为两根信号输出线提供电流,电流为I。
由基尔霍夫电流定律可知恒流源为信号输入导线Rt提供的电流为2I。
根据基尔霍夫电压定律及欧姆定律得下面两根式子:U1= V-2IRd-IR1U2=V-2IRd-IR2-IRt那么单片机接收到的电压U是U1与U2的差。
如果两根输出信号线为同批次同厂家的产品,且长度一致,阻值就一样,R1=R2。
可以得到U=U1-U2=IRt这样就巧妙的解决了导线阻值对测量结果的影响。
测量精度要求更加的场所,信号输入导线会串联一个100欧的电阻,这是为什么呢?前面说了Ro是100欧,串联一个100欧电阻后U=U1-U2=IRt-100I=0.3851tI. (Rt=100+0.3851t)消除了Ro对测量结果的影响。
实际工作中一些维修人员不了解三线制铂电阻温度传感器的工作原理,有时会把两根信号输出线搞的长短不一致,影响测量精度。
李刚 2023年11月27日于北京