如何使用带有PT100 RTD传感器的arduino uno板读取温度？

Question

我是arduino编程的新手。 几乎没有经验。

我希望对我的arduino Uno板进行编程，以读取PT100 RTD传感器的2/3/4线配置（精度等级至少为0.5°C）。 温度范围为0至400°C和-50至100°C。

由于我对这个领域完全陌生，我会欣赏有关电路，图像和代码的相当描述性的信息。

我已经对这个问题进行了很多研究，但是无法解决我的问题。

此外，我不能使用热敏电阻或任何IC来读取温度，因为安装RTD的机器具有PID，但我想创建一个可以在计算机上获取温度的数据记录器。

Answer 1

PT100在施加热量时增加其电阻。 温度与电阻特性在pt100电阻表中描述

Arduino可以读取模拟输入的电压。 要获得摄氏度读数，我们必须：

1. 读取模拟输入作为电压
2. 计算电阻值（分压器）
3. 根据阻力从表中查找摄氏度

Vin是5伏来自arduino R1是我程序中已知值的电阻它是220欧姆实际R2是pt 100 Vout必须连接到arduino模拟输入引脚（例如A0）

R2 = R1 * 1 /（Vin / Vout - 1）

电路可以根据上面的图片完成，相当简单。

我写的草图包含0C - 80C的电阻数据（可以很容易地扩展）为了从电阻值获得度数，我使用我的MultiMap函数版本 ，它使用一个浮点数作为电阻值，并使用线性插值来计算精确度

float in[] = { 100.00, 100.39, 100.78, 101.17, 101.56, 101.95, 102.34, 102.73, 103.12, 103.51,
               103.90, 104.29, 104.68, 105.07, 105.46, 105.85, 106.24, 106.63, 107.02, 107.40,
               107.79, 108.18, 108.57, 108.96, 109.35, 109.73, 110.12, 110.51, 110.90, 111.29,
               111.67, 112.06, 112.45, 112.83, 113.22, 113.61, 114.00, 114.38, 114.77, 115.15,
               115.54, 115.93, 116.31, 116.70, 117.08, 117.47, 117.86, 118.24, 118.63, 119.01,
               119.40, 119.78, 120.17, 120.55, 120.94, 121.32, 121.71, 122.09, 122.47, 122.86,
               123.24, 123.63, 124.01, 124.39, 124.78, 125.16, 125.54, 125.93, 126.31, 126.69,
               127.08, 127.46, 127.84, 128.22, 128.61, 128.99, 129.37, 129.75, 130.13, 130.52 };

// known resistance in voltage divider
int R1 = 217;

float MultiMap(float val, float* _in, uint8_t size)
{
  // calculate if value is out of range 
  if (val < _in[0] ) return -99.99;
  if (val > _in[size-1] ) return 99.99;

  //  search for 'value' in _in array to get the position No.
  uint8_t pos = 0;
  while(val > _in[pos]) pos++;  

  // handles the 'rare' equality case
  if (val == _in[pos]) return pos;

  float r1 = _in[pos-1];
  float r2 = _in[pos];
  int c1 = pos-1;
  int c2 = pos;

 return c1 + (val - r1) / (r2-r1) * (c2-c1);
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);

}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
   int pt100 = analogRead(A0);


   float Vout = pt100 * (5.0 / 1023.0);
   float R2 = R1 * 1/(5.0/Vout - 1);

float c =  MultiMap(R2,in,80);

Serial.print("Resistance: ");
Serial.print(R2);
Serial.println(" Ohm");

Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(c);
Serial.println(" C");


delay(400);
}

Answer 2

克里斯，虽然您的解决方案有效，但仍有一些改进空间。

1）220欧姆上拉太小。 pt100有一个明显的电流不断运行，这会干扰精度。 一种非常简约的方法是增加上拉以减小电流，并放大分压器上的电压，参见http://www.avrfreaks.net/sites/default/files/pt100.JPG

2）一旦有明显的电缆运行和标准工业环境，您可以决定采用标准测量桥接布局。 这使用四根导线，其中两根用作恒流源。 （与污染电阻不同，恒流源可确保稳定的读数范围，并具有更好的温度稳定性。简单的上拉本身可能有明显的漂移。另外两根导线用作差分输入。这些导线上没有电流流过因此，传感器的实际布线距离不会影响精度。这种方法如下所示： https ： //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bd/4wire2.svg/286px-4wire2.svg .png实际上所有工业传感器都是按照这个原则工作的。

3）您可能更喜欢使用模拟前端而不是滚动自己的模拟电路。 AD7714 http://www.seekic.com/circuit_diagram/Measuring_and_Test_Circuit/Temperature_measurement_circuit_composed_of_the_AD7714_and_Pt100.html以及更多专业解决方案： http ： //www.ti.com/europe/downloads/2-%203-%204-Wire% 20RTD％20Measurement.pdf