基于USB数据采集卡（DAQ）与IO模块的热电阻温度采集「建议收藏」

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思迈科华针对热电阻温度传感器温度采集的方案

热电阻简介

这里主要介绍一下铂热电阻，Pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候，它的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长。
国标热电阻主要接线方式有三种：
二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻R，电阻R的大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。
三线制：在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，三线制是工业过程控制中最常用的引线电阻。
四线制：在热电阻根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。

温度变送器

当使用热电阻进行温度采集时，思迈科华公司这里提供的是USB-3000系列的数据采集卡进行温度的采集（数据采集卡最通用最常见的接收信号就是电压信号）。热电阻PT100传感器输出类型属于电阻型，随着温度的升高电阻值增大，所以就需要温度变送器将热电阻的电阻变化转换成采集卡能识别的标准信号，通常是转换成电压与电流信号，这里选用的温度变送器是将电阻变化转换成电压信号。如图1.1温度变送器。

                                        图1.1温度变送器

数据采集卡与温度变送器的连线

这里主要说明能够输出标准电压的温度变送器与数据采集卡连线的问题。这里使用的温度变送器有6个端子，分别是给温度变送器供电的电源正，电源负（电源地），A端子，两个B端子，还有输出端子（标准电压的输出的接口）。需要为温度传感器选择一个合适的电源（具体电源大小需要根据温度变送器的手册来选择），这里采用的是三线制接线方式，具体接线方式参考热电阻简介。然后按照图1.2进行连线。下图使用的是温度变送器输出电压形式给出的接线图，可以适配通用数据采集卡。如果使用的温度变送器是输出4—20ma电流，接线就需要参考思迈科华官网知识库里采集卡采集电流数据专题。
链接：http://www.smacq.cn/knowledge/typical/current.html。

                                        图1.2数据采集卡与温度变送器连线

这里对于数据采集卡与温度变送器连线有以下说明，通常给温度变送器供电，会忽略温度变送器供电电源是否与数据采集卡共地。如果不共地，那么温度变送器相对采集卡就是浮空源，所以需要按照图1.2来进行连线，将AI Sense与AGND进行短接。如果能够确定采集卡与温度变送器共地，就可以不必对AI Sense与AGND进行短接，电源负直接就可以与AI Sense连接就可以。关于浮空源与接地源具体接线的方法需要参考USB-3000系列手册。
数据采集卡软件操作
首先在使用温度变送器之前，需要了解所使用温度变送器的一些重要参数，要了解选用的温度变送器是否符合热电阻型号，温度变送器的电源供电电压，温度范围，输出电压是多少。在这里，思迈科华公司实际做测验的时候，选用的是供电电压为24V，温度取值范围是-50℃—400℃，输出电压0V—10V的温度变送器。
接下来进入思迈科华公司的Smacq DAQ Software设置界面，设置软件采用的单端模式，选取的是AI 0通道进行数据采集。量程选用的是±10.24V，采样率选用的是10Sa/s/ch（在实际采集中可以依据实际情况和采集卡已有的采样率来设定），然后需要设定温度变送器的量程与输出电压，如图1.3温度变送器参数。

                                      图1.3温度变送器参数

如果需要采集卡采集的电压信号转换成温度，这里可以勾选单位变换。如图1.4采集卡采集的电压曲线，如图1.5采集卡经过单位变换采集的温度曲线。

                                       图1.4 电压曲线

                                        图1.5 温度曲线

这样就可以得到采集卡所采集到的电压曲线和温度曲线，然后也可以利用思迈科华公司提供的软件功能对采集到的数据进行导出，得到采集的电压与温度生成的Excel表格形式的数据。关于数据采集卡软件操作请参考 《Smacq DAQ Software 快速使用指南》。

远程IO模块对热电阻进行数据采集

上述方案是针对数据采集卡USB-3000系列制定的热电阻温度采集，当然还有另一套热使用热电阻对温度进行数据采集的方案，它是思迈科华公司推出的M2100系列的M2111远程IO模块，M2100系列温度采集远程IO模块是基于Modbus RTU标准协议的计算机接口模块。可支持两种热电阻类型分别是PT.CU，数据接口是RS-485(2线)，具体信息可以参考思迈科华公司官网的产品手册。由于现在的PC机已经很少有485接口，思迈科华公司提供了SDS1000串口转换器，它使用USB标准协议，可以支持RS-232和RS-485的转换。

远程IO模块M2111与热电阻PT100的连线图

首先使用的是SDS1000串口转化器和M2111远程IO模块，还有一个供电电源设备，M2111供电电压是9V—30V。如图1.6IO模块与热电阻连接示意图。

                                     图1.6 IO模块与热电阻连接示意图

以上连接就是思迈科华公司对热电阻温度采集，给出的远程IO模块搭建的温度采集系统的连线示意图。（需要注意的是接线时不要将485接口线接反，而且注意热电阻的接线方式，这里采用的是三线制接线方式）接线正确后，就可以操作思迈科华公司提供的软件进行温度采集。

远程IO模块M2111的软件操作

首先根据远程IO模块的型号参考产品手册下载远程IO 模块对应的软件M Console，在能识别串口和通讯的基础上，要设置跟远程IO模块产品型号相关的参数，具体设置可以参考IO模块的产品手册。以下示意图是思迈科华公司在测试产品时的软件设置及热电阻PT100温度采集的样例。

                                      图1.7基本参数设置

                                     图1.8 温度采集界面

也可以点击主页面的数据记录表Data logger，选择要记录温度的通道进行数据采集，然后设置文件生成的地址，就可以实时显示采集到的温度的数据，而且采集的温度数据可以生成.CSV格式的表格，方便用户进行数据分析。如图2.0数据波形。

                                      图 2.0数据波形

以上就是思迈科华公司针对热电阻温度传感器对温度采集给出的两种方案，客户可以根据自身实际情况以及所需功能来自行选择数据采集卡或M2111远程IO模块。

有更多关于数据采集方面的问题与想法可以关注思迈科华公司官网和公众号
http://www.smacq.cn/daq.html