Design des PT100 -Platin -Wärmewiderstandsmesssystems

Temperaturmessung und Kontrolle sind äußerst wichtige Themen in allen Aspekten der Industrie, der Landwirtschaft, der wissenschaftlichen Forschung, der nationalen Verteidigung und des täglichen Lebens der Menschen. Temperaturmesssysteme werden im Einzelchip-Mikrocomputer-Systemdesign häufig verwendet. Nach den verschiedenen Entwurfsanforderungen von Einzelchip-Mikrocomputersystemen ist auch das Design von Temperaturmesssystemen unterschiedlich. Einige verwenden integrierte Chips und einige verwenden konstante Stromquellgeräte und Konstantspannungsquellgeräte. Dieses System verwendet den Thermiswiderstand von PT100 Platin als Temperatursignalaufnahmeelement, um ein Temperaturmesssystem zu entwerfen.
1 grundlegendes Arbeitsprinzip
Der Widerstand von PT100 Platin -thermischer Widerstand ändert sich mit der Temperaturänderung. Diese Funktion wird verwendet, um Temperatursignale zu sammeln und die gesammelten Signale in Spannungssignale umzuwandeln. Dann werden sie über A/D in digitale Signale umgewandelt und vom Single-Chip-Mikrocomputersystem gelesen. Das Einzel-Chip-Mikrocomputersystem identifiziert und verarbeitet die digitalen Signale der Lesedauer und konvertiert sie in digitale Signale, die der Temperatur entsprechen, und schließlich wird der Ausgangstemperaturwert vom LCD-Display angezeigt.
2 Hardwaredesign
Die Hardware enthält hauptsächlich fünf Komponenten: Konstantstromquellschaltung, Spannungsverstärker, A/D -Umwandlungsgrenzfläche, Optokoppler -Isolierungsschaltung und LCD -Anzeigeschaltung.
2.1 Konstante Stromquellenkreislauf
Der Quellenschaltkreis mit konstanter Strom ist in Abbildung 1 dargestellt. Der Chip Op07 ist ein operativer Verstärker, der mit 5 Widerständen einen konstanten Stromkreis bildet und einen Arbeitsstrom von 1 mA bei Vin+ausgibt. In der Abbildung DGND =5 v, vmc =0 v und es gibt 4 Knoten, nämlich Net1, Net2, Net3 und Net4. Lassen Sie den Strom, der durch R110 fließt, IA und der Strom, der durch R114 fließt, ist in MA, und beide Richtungen sind rechts.
Nach dem virtuellen offenen und virtuellen Abschnitt des OP -Verstärkers haben wir die Gleichung:
DGND- (r 111+ r110) × ia+r114 × ib-r113 × ((DGND-R111 × IA) ／ r112)-(vdgnd-r111 × ia) =0
Wenn wir die Daten ersetzen, haben wir:
Oder
Es kann berechnet werden, dass IA+IB =1 und IA+IB der erforderliche Strom I ist, was 1 Ma ist.
Nach der Gleichung muss es sich befriedigen, um IA+IB als Konstante zu erhalten:
R113×R111／R112-R110=R114
Daher ist die Bedingung, dass diese Schaltung zu einer konstanten Stromquelle wird,:
R111／R112=(R110+R114)／R113
Wenn r 111= r112, dann muss r 110+ r 114= r113 sein. Zu diesem Zeitpunkt lautet der konstante Stromwert i=DGND × R113 ／ R112 ／ R114.
Unter ihnen wird J110 verwendet, um den thermischen Widerstand von PT100 Platin zu verbinden.

2,2 Spannungsverstärkung und A/D -Umwandlungsgrenzflächeschaltung
Der Spannungsausgang von einem Ende des Thermiswiderstands PT100 Platin ist sehr klein. Wenn es direkt mit dem A/D -Wandler verbunden ist, ist die Umwandlungsdatenabweichung groß. In diesem Design wird der Spannungsausgang von einem Ende des Thermiswärmemestells des PT100 -Platins 10 Mal amplifiziert und an den Spannungsfolger angeschlossen, und dann wird eine A/D -Umwandlung durchgeführt, so dass ein besserer Umwandlungseffekt erhalten werden kann, wie in Abbildung 2 gezeigt. Der Präzisionsverstärker ina118 und der Volt der Voltage -Referenz -Referenz -Referenz -Ausgangs -Mc1403 -Formular. des PT100 -Platin -Wärmewiderstandes; Win- ist der Spannungswertausgang durch die Referenzspannungsquelle MC1403; VOUT ist der Ausgangsspannungswert nach der Verstärkung. Die Berechnungsformel lautet: vout=g × ((vin+)-(vin-)), wobei die Größe von G durch den Widerstand R120, G =1+50 Kω ／ R120 bestimmt wird. Der Chip OPA277 und der periphere Widerstand bilden einen Spannungsfolger.