Projektowanie systemu pomiaru temperatury oporności termicznej PT100 Platinum

Pomiar temperatury i kontrola są niezwykle ważnymi tematami we wszystkich aspektach przemysłu, rolnictwa, badań naukowych, obrony narodowej i codziennego życia ludzi. Systemy pomiaru temperatury są szeroko stosowane w konstrukcji systemu mikrokomputerowego z jednym układem. Zgodnie z różnymi wymaganiami projektowymi systemów mikrokomputerowych jednocześnie projektowanie systemów pomiaru temperatury jest również różne. Niektórzy używają zintegrowanych układów, a niektóre używają urządzeń źródłowych stałego prądu i urządzeń źródłowych stałego napięcia. System ten wykorzystuje PT100 Platinum Thermal Resistor jako element akwizycji sygnału temperatury do zaprojektowania systemu pomiaru temperatury.
1 podstawowa zasada pracy
Rezystancja opornika termicznego PT100 Platinum zmienia się wraz ze zmianą temperatury. Ta funkcja służy do zbierania sygnałów temperaturowych i konwersji zebranych sygnałów na sygnały napięcia; Następnie są one przekształcane w sygnały cyfrowe przez A/D i odczytują przez system mikrokomputerowy jednocześnie; System mikrokomputera z jednym układem identyfikuje i przetwarza odczyt sygnały cyfrowe i przekształca je w sygnały cyfrowe odpowiadające temperaturze, a na koniec wartość temperatury wyjściowej jest wyświetlana przez wyświetlacz LCD.
2 projektowanie sprzętu
Sprzęt zawiera głównie pięć komponentów: obwód źródłowy stałego prądu, wzmacniacz napięcia, obwód interfejsu konwersji A/D, obwód izolacji optocupler i obwód wyświetlacza LCD.
2.1 Obwód źródłowy stałego prądu
Obwód źródłowy stałego prądu pokazano na rysunku 1. Chip OP07 jest wzmacniaczem operacyjnym, który tworzy obwód źródłowy stałego prądu z 5 rezystorami, wyświetlając prąd roboczy 1 Ma przy VIN+. Na rysunku DGND =5 V, VMC =0 V, a są 4 węzły, a mianowicie Net1, Net2, Net3 i Net4. Niech prąd przepływający przez R110 będzie IA, a prąd przepływający przez R114 będzie IB, w MA, i oba kierunki są po prawej stronie.
Zgodnie z wirtualnym otwartym i wirtualnym brakiem wzmacniacza OP, mamy równanie:
Dgnd- (r 111+ r110) × ia+r114 × ib-r113 × ((dgnd-r111 × ia) ／ r112)-(vdgnd-r111 × ia) =0
Podstawiając dane, mamy:
5- (10+1) × ia +1 × ib -2 × (5-10 × ia) ／ 10)-(5-10} × ia) =0}}}}
Można obliczyć, że IA+IB =1, a IA+IB to wymagany prąd I, czyli 1 Ma.
Według równania, aby uzyskać IA+IB jako stałą, musi spełniać:
R113×R111／R112-R110=R114
Dlatego warunek, aby ten obwód stał się stałym źródłem prądu, jest:
R111／R112=(R110+R114)／R113
Jeśli r 111= r112, to r 110+ r 114= r113 musi być. W tej chwili stała bieżąca wartość to I=DGND × R113 ／ R112 ／ R114.
Wśród nich J110 służy do podłączenia platynowego rezystora termicznego PT100.

2.2 Wzmocnienie napięcia i obwód interfejsu konwersji A/D
Wyjście napięcia z jednego końca platynowego rezystora termicznego PT100 jest bardzo mały. Jeśli jest bezpośrednio podłączony do konwertera A/D, odchylenie danych konwersji jest duże; Tak więc w tym projekcie wyjście napięcia z jednego końca platynowego rezystora termicznego PT100 jest amplifikowana 10 razy i podłączona do zrównoważonego napięcia, a następnie wykonuje się konwersję A/D, tak aby można było uzyskać lepszy efekt konwersji, jak pokazano na rysunku 2. Precyzyjna amplifikatorze INA118 i układu napięcia MC1403 formularz amplifier, VIN+ jest wyposażony w wysokość. PT100 Platinum Resistor termiczny; Win- jest wyjściem wartości napięcia według źródła napięcia odniesienia MC1403; Vout to wartość napięcia wyjściowego po wzmocnieniu. Formuła obliczeń to: vout=g × ((vin+)-(vin-)), gdzie rozmiar g jest określany przez rezystor R120, g =1+50 kΩ ／ R120. Chip OPA277 i rezystor peryferyjny tworzą popychacz napięcia.