PT100热电阻传感器工作原理及阻值公式

PT100 RTD（（电阻温度检测器））传感器是一种当周围温度变化时电阻也变化的传感器，它借助电阻来测量温度，该电阻值与温度成正比（具体参考PT100阻值对应温度表）。

PT100以探针的形式构造，该探针由一种元素组成，该元素由铂、镍或铜材料制成。通常情况下，铂元素RTD使用最为常见，它依据两个标准，第一个是欧洲标准，也称为IEC或DIN标准，第二个是美国标准。

PT100 RTD传感器所用的铂丝在0°C温度下电阻为100欧姆，温度系数为0.00385/°C。如今，PT100 RTD传感器已用于各种应用，例如测量液体温度、空气和气体温度以及表面温度等。另外，这种类型的传感器在市场或元器件商城（如IC先生网）很容易买到。

阻值公式

那么不同类型的PT100 RTD传感器由不同的引脚线组成，例如两线、三线或四线PT100 RTD传感器。每种类型都有不同的连接，但这里小编仅介绍两线制 PT100 RTD传感器。两线制PT100 RTD传感器的电阻公式如下图所示。

根据上图，R3和R2的电阻值包含在 PT100的测量值中，但这些值可以在校准过程中取消。但PT100 RTD传感器的第一个问题是，如何将电阻的变化转换为电压的变化，以便与该传感器接口的控制器读取该变化？实际上，这项工作是在分压器电路的帮助下完成的，为此使用了80欧姆至150欧姆的电阻，但要注意该分压器电路具有直流偏置，这会降低放大期间的分压灵敏度。

工作原理

PT100 RTD传感器的工作原理是电阻变化。同样，当向该传感器提供直流电流时，该电流会改变传感器电阻器的阻抗。当该阻抗发生变化时，电压就会下降，这些电压下降取决于电源电流和RTD电阻器的标称电阻。

整个过程中也会产生热量，可以通过施加低电流来降低热量，通常使用1mA电流。RTD可以以两线、三线或四线配置连接，但两线配置是最简单的配置。当采用两线配置连接时，则采用惠斯通电桥电路形式连接，用于测量输出电压，如下图所示：

但该电路有一个缺点，即当连接引线与该电路连接时，它们的电阻会累加到RTD电阻中，因此无法计算出准确的误差。

典型电阻与温度特性

PT100与Arduino板连接

为了测量RTD传感器的温度，需要一个控制器用于接口，这里将使用PT100 RTD传感器与Arduino板连接。因此，出于接口目的，惠斯通电桥是在使用三个741运算放大器、两个3.9K欧姆、两个3.3K欧姆、两个8.2K欧姆、两个47K欧姆、一个5K欧姆和一个80欧姆电阻器的帮助下形成。所有这些组件都与两线PT100 RTD传感器连接，然后整个电路与Arduino板连接如下图所示：

完成整体连接后，根据整体连接在Arduino库中编写逻辑程序（本文已省略示例代码），然后借助Arduino IDE软件将该逻辑程序上传到Arduino板中。因此，运行逻辑程序并改变惠斯通电桥的电阻即可检查温度。对于不同的电阻温度会有所不同。

PT100和PT1000区别

PT100和PT1000都属于热电阻传感器，主要用于测量温度，但它们之间有几个重要的区别，具体表现在以下几个方面：

1. 灵敏度：

   • PT100灵敏度为100Ω/°C，这意味着它的电阻值每摄氏度变化100Ω。
   • PT1000灵敏度为1000Ω/°C，比PT100高10倍，电阻值每摄氏度变化1000Ω。

2. 电阻值：

   • PT100电阻值在0°C时约为100Ω，随着温度的升高或降低而变化。
   • PT1000电阻值在0°C时约为1000Ω，同样也会随温度变化而有所增加或减少。

3. 精度：

   • 由于PT1000的灵敏度更高，因此通常具有更高的温度测量精度，尤其在宽温度范围内。

4. 应用：

   • PT100常用于工业应用中，因为其广泛的应用历史和标准化。
   • PT1000通常用于需要更高精度的应用，尤其是在实验室、科学研究和温度控制系统中。

所以，PT1000相对于PT100有更高的灵敏度和更高的温度测量精度，但选择哪种传感器取决于具体的应用需求和精度要求。