• pt100三线制接线

当PT100在0摄氏度的时候它的阻值为100欧姆，正因如此才得名PT100, 它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。由于PT100每摄氏度阻值隔离非常小, 在1Ω以内, 就注定了它电路比较复杂, 因为实际使用中会导线会比较长, 存在线电阻, 同时存在干扰, 所以读取该阻值较麻烦。PT100通常有两线制、三线制和四线制测量方式, 各有优劣, 线制越多要求测量电路越复杂成本越高, 但相应的精确越好。测试方案通常有几种, 采用专门的IC进行读取, 或采用恒流源, 或运放搭建，本文采用运放搭建采集PT100阻值。Pt100部分温度阻值对应表：

PT100的阻值与温度变化关系为：当温度为0℃时PT100电阻体的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rt0［1+α（t-t0）］　式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。PT100热电阻一般适用于-200~600℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在工程控制中的应用极其广

PT100 传感器和现场仪表之间连线会较长，接线的导线电阻将引入测量误差， 因此在工业中常采用三线制消除导线引入的误差。三线制测量原理如图所示。

测量时导线电阻为 rL1、rL2、rL3，三条导线采用同规格同长度，因此；RT 为 PT100 阻值，测 量 端 U1 点 U2 点 的 测 量 电 路 采用高阻抗输入电路。 为测量 RT 的阻值，在 U1 端加入恒定电流I。

    则电压 U1 为：

    U1=I×（rL1+RT+rL2）=I×（RT+2rL）                       

    由于 U2 测量端为高阻抗输入端， 因此在导线上没有电流流过，所以：

    U2=I×rL3=I×rL                                                             

    由(1)式减去 2 倍的(2)式得：

    U1-2U2=I×（RT+2rL）-2×I×rL=I×RL=Uab                 

    因此有：RT= （U1-2U2）/I                                         

    在公式（4）中已经消除了导线电阻 rL 对测量的影响，可以看出测量仅需要提供一个恒定电流 I，并测出 U1-2U2 即可。

二、恒流源电路

其中运放CA3140用于提高电流源的带载能力，输出电流的计算式为

其中电阻应取0.1%的精密电阻。最后输出电流为0.996mA，即精度为0.4%，该电路相对于LM134的电路温度稳定性更好，精度更高。所以选择该电路作为电流源。

三、运放测量电路

差动放大电路主要由运算放大器 U1.2 以 及 电 阻 R3、R5~R9 组成，其输入输出如下：

Uo = (R9+R8)/R9 * [ (R6 + R7)/(R3 + R5) * R5/R6 * U1 - R7/R6*U2 ] = 11 * (U1 - 2U2)

    RT = (U1-2U2)/I，I = Ud / R2

    所以，RT = Uo/11/I = (Uo * 2700 )/ (11 * 2.5)

经运放 U1.2 差动放大后的信号进行低通滤波后送的 AD 转换器进行数字化测量即可， 根据测出的 RT 值查找PT100分度表并经插值运算即可得到温度值。