基于三线制的PT100热电阻测温电路设计

简介：
本项目针对工业应用需求，设计了一种基于三线制连接方式的PT100热电阻测温电路。该方案有效减少了引线电阻对测量精度的影响，提高了温度检测系统的准确性和可靠性。 本段落主要介绍了三线制PT100热电阻测温电路的设计与实现方法。作为一种在工业领域广泛应用的温度测量元件，PT100热电阻具有良好的线性度和精确性，在-200～850℃范围内可进行准确测量。 由于实际应用中PT100传感器到现场仪表之间的连线较长，这可能会引入由导线电阻造成的误差。为了解决这一问题，三线制测量方法被广泛采用。如图所示的原理电路中，三条等长且同规格的电线分别代表rL1、rL2和rL3；RT表示PT100热电阻阻值，在U1点与U2点处使用高阻抗输入电路进行电压读取。 为了准确测量RT阻值，我们在U1端施加恒定电流I。由此得出公式：U1= I×（rL1+ RT+rL2）=I×（RT+ 2rL）。由于在导线上没有电流流过，因此有 U2 = I × rL3 = I × rL；通过计算可以得到：U1-2U2= I × (RT + 2rL) - 2×I×rL = I× RT。由此可知 RT 可以表示为（U1 - 2U2）/ I，这消除了导线电阻对测量值的影响。 基于上述分析，在设计热电阻三线制测温电路时采用了恒流源和差动放大两部分组成的设计方案。其中的恒流源由电压基准、运算放大器以及外围元件构成；而差分放大电路则主要利用了运放及其连接的阻容组件，通过传递函数计算 RT 值，并将其转化为温度值。 为了提高测量精度，在整个设计中使用了OP07低噪声低温漂精密运算放大器。实践证明，该三线制PT100热电阻测温电路具有结构简单、调试方便和高可靠性的特点，已经成功应用于多种测温仪表及RTU设备上，并满足最初的设计要求。