基于Pt100热电阻的温度检测系统设计

应用。因此，针对工业环境及建筑节能等对温度参数的测量要求，采用四线Pt100热电阻对环境温度进行采集，然后用Jumo温度变送器把mv信号转换成4~20mA标准信号，再用西门子SIPART DR20单回路调节器调节和显示温度，设计了基于四线Pt100热电阻的温度检测系统。

基于四线Pt100热电阻的温度检测系统主要包括3个环节，如图1所示。

检测环节    变换环节    显示环节

图1 基于四线Pt100的温度检测系统框图

2.1 每个环节选材

（1）检测环节

采用中低温区最常用的一种温度检测元件Pt100热电阻。铂热电阻具有测量精度高，性能稳定

等优点，不仅广泛用于工业测温，而且被制成标准的基准仪；并且为更好地消除引线电阻变化对测温的影响，采用四引线热电阻连接，配合用的仪表为精密电位差计或精密测温电桥。

利用Pt100热电阻的温度与阻值变化关系，根据以下公式求得温度。

T℃=（温度数字量-0℃偏置量）/1℃数字量

（1）

温度数字量=存储在AIW x（x=0，2，4）中的值

（2）

0℃偏置量=在0℃测量出的数字量              （3）

1℃数字量=温度每升高1℃的数字量              （4）

（2）变换环节

采用近年来在测量仪表市场中出现的一种小型化的温度变送器Jumo一体化温度变送器。它采用固态封装工艺，直接与热电偶或热电阻安装一起，体积小巧紧凑，通常为直径几十毫米，不必占有额外空间，也不需要热电偶补偿导线或延长线，不需要维护，整个仪表采用硅橡胶或树脂密封结构，能抗较

恶劣的工业现场环境。

（3）显示环节

采用带显示与调节功能的西门子 S I PA R T DR20。它是一个基于数字数据处理的可编程调节

器，结合了半导体组件的使用，保证单位体积紧凑以及函数的程序内存单元。其k型控制器可以作为一个定值控制器，与当前输入0~20mA和测量范围0%~100%的一个常规的系统。

2.2 系统工作原理

上述环节构成的温度检测系统的工作原理为：当Pt100在0℃时阻值为100Ω，然后随温度改变而改变。先用Pt100通过感应温度变化达到阻值的变化。由于温度变送器可通过转换电路，将Pt100热电阻的信号转换为标准电流信号、标准电压信号的温度测量装置，再利用温度变送器使输入的各种电阻和电势信号变成统一的4~20mA的电流信号，由仪表通过确认电流的不同，显示当前的温度。

设计四线Pt100温度检测系统使用时，组态开关设置为：从AE1端口输入信号，S4为软开关，将设为0时的出厂设定0~20mA修改为1，则显示范围变为4~20mA，从而与温度变送器的范围一致。在实验室中用所设计的温度检测系统进行温度测量，获得的实验数据如表1（红外线测温仪作为参考），相应的曲线图如图2所示。

表1 实验检测的热水温度数据

时间（min）

2              4              6              8              10              12              14

温度（℃）

Pt100热电阻 85 72 60 55 50 48 47 红外线测温仪 87 75 63 59 53 52 51

从表1和图2中可以看出，由于Pt100热电阻测温时存在滞后，所设计的四线Pt100温度检测系统测出的热水温度有3℃左右的误差（以红外线测温仪为参照），在结果上可适当补偿，获得比较准确的结果。

时间（min）

图2 实验检测的热水温度曲线

采用Pt100热电阻对环境温度进行采集，通过

Jumo温度变送器把mv信号转换成4~20mA标准信

号，再用西门子SIPART DR20单回路调节器调节和

显示设计的温度检测系统，不仅可以进行建筑物温度的检测作为建筑节能的参考，还可以应用于工业领域进行温度检测及调节的场合。基于实验应用和数据分析，可验证该系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。

参考文献

微计算机信息，2007，（23）：26~28.

2 顾静，王寿增，程桂玲. 由组态软件、智能仪表及

PLC组成的电炉群控制系统. 工业加热，2007，36（4）：57~58.

设计与控制. 机械工程师，2007，10：91~93.

作者简介：王磊，高级工程师，博士，研究方向为智能检测与优化控制，低碳节能技术。

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