基于 PT100 型热电阻的矿用本安型 多通道温度巡检仪的设计

发布时间：2017-09-01

目前随着煤矿监控系统的发展，监测的设备对象也在不断发展，种类越来越多，比如风机、水泵等含有电机、轴承的设备。监测此类设备一般需要电压、电流、功率等电参数，同时还需要监测电机前、后轴承、定子温度、传动轴承温度等参数。对这些温度进行监测，涉及到一个成本的问题，一般一个电机需要监测的温度有前后轴承、三个定子绕组等共5 个温度测点，如果使用温度传感器来测量温度，就会需要比较多的温度传感器;若电机比较多，则监测的温度点就很多。使用单个的温度传感器来测量温度就不太实际。PT100 铂热电阻物理、化学性能稳定，重复性好，广泛用于- 250℃~750℃的温度测量。本文设计一种基于PT100 的多通道温度巡检仪，该巡检仪采用恒流源激励各个通道的PT100，通过电子多路开关和A/D采样电路，实现对多个通道温度的采集。此巡检仪用在监控系统中，有利于缩小系统规模，降低成本，方便系统架构。

1 硬件设计

1.1 恒流源电路的设计

温度巡检仪内部生成一个恒流源，该电流通过电子多路开关分别加到各路的 PT100 上面，通过测试 PT100 的电压，就可以算出PT100 的电阻，根据 PT100 分度表，就可以计算出温度。该恒流源是1m A的恒流源，此电流不宜过大，也不宜过小。流过 PT100 的电流过大，会造成PT100 因电流流过而发出较大热量，从而影响测量精度;流过PT100 的电流过小，会使得PT100 的两端电压过小，也会影响测量精度。

1.2 三线制 PT100 线电阻补偿电路

本温度巡检仪使用电子多路开关MAX4581 来实现16 路的温度巡检切换。从而实现多路温度的巡检。在现场中的应用中，有时PT100感应头离采集区有一定的距离，当距离较长时，PT100 的线电阻就不可忽略了，它会极大的影响采集精度。

由1)、2)、3) 可以得到

由此可见，输出电压与线电阻无关，将输出到AD芯片的输入，就可以进行准确的采集了。

2 软件设计

本温度巡检仪采用Winbond 的W77E058 单片机作为主处理芯片，单片机程序包括数据采集、软件滤波、系统设置、显示模块、通讯模块。

3 实验验证

根据PT100 铂电阻分度表，用精密电阻箱代替PT100 对本温度巡检仪进行实验验证，将本巡检仪通过485 通讯接入到计算机，在计算机中可以方便的读出各通道的温度值，在各通道中接入标准电阻箱，根据分度表查出对应的阻值，和计算机中读出的阻值对比，就可以得出本巡检仪测试的精度。对两台温度巡检仪进行实验，两台的最大误差不超过0.5%，测试精度满足要求。

4 结语

本温度巡检仪采用1mA恒流源作为激励电流，经过多路电子开关选择通道，作用到PT100 电阻上面，并设计了三线制线电阻误差消除电路，使得线电阻对测量的误差得到消除，整个仪器硬件考虑了多重抗干扰设计，最终该温度巡检仪能够达到预期的设计要求。经过现场的试验，温度巡检仪能够很好的适应现场的应用情况，能够稳定的和上位机通讯传递数据，对于煤矿井下现场温度测试点较多的场所有较好的应用前景。

摘自：中国计量测控网

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