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PT100鉑熱電阻溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2009-07-14 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

無(wú)論在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究、國(guó)防和人們?nèi)粘I畹母鱾€(gè)方面,和控制都是極為重要的課題。系統(tǒng)在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛,根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的不同,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有所不同,有采用集成芯片的,也有采用恒流源器件和恒壓源器件的。本系統(tǒng)選用作為溫度信號(hào)采集元件,來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/195804.htm

1 基本工作原理

的阻值隨著溫度的變化而變化,利用這一特點(diǎn)來(lái)采集溫度信號(hào),將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào);再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并由單片機(jī)系統(tǒng)讀?。粏纹瑱C(jī)系統(tǒng)把讀取到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行識(shí)別處理,并換算成與溫度對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào),最后再由液晶顯示器顯示輸出溫度值。

2 硬件設(shè)計(jì)

硬件組成主要包括恒流源電路、電壓放大、A/D轉(zhuǎn)換接口電路、光耦隔離電路、液晶顯示電路5個(gè)組成部分。

2.1 恒流源電路

恒流源電路如圖1所示。其中芯片OP07為運(yùn)算放大器,它和5個(gè)電阻組成恒流源電路,在VIN+處輸出1 mA的工作電流。圖中DGND=5 V,VMC=0 V,有4個(gè)節(jié)點(diǎn)分別是NET1,NET2,NET3,NET4。設(shè)流過(guò)R110的電流為Ia,流過(guò)R114的電流為Ib,單位為mA,方向都向右。

則根據(jù)運(yùn)放的虛斷和虛短,則有方程:

DGND-(R111+R110)×Ia+R114×Ib-R113×((DGND-R111×Ia)/R112)-(VDGND-R111×Ia)=0

代入數(shù)據(jù),有:

5-(10+1)×Ia+1×Ib-2×((5-10×Ia)/10)-(5-10×Ia)=0

可算得Ia+Ib=1,而Ia+Ib即為所求電流I,為1 mA。

根據(jù)方程,可知要得到Ia+Ib為常數(shù),必須滿(mǎn)足:

R113×R111/R112-R110=R114

所以,這個(gè)電路成為恒流源的條件是:

R111/R112=(R110+R114)/R113

如果R111=R112則必須R110+R114=R113,此時(shí),恒流值為I=DGND×R113/R112/R114。

其中J110用于連接

2.2 電壓放大及A/D轉(zhuǎn)換接口電路

PT100鉑熱電阻一端輸出的電壓很小,如果直接與A/D轉(zhuǎn)換器相連接,則轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)偏差較大;所以本設(shè)計(jì)中將PT100鉑熱電阻一端輸出的電壓放大10倍后與電壓跟隨器相連接,再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,這樣就能得到較好的轉(zhuǎn)換效果,如圖2所示。精密放大器INA118和電壓基準(zhǔn)芯片MC1403組成放大電路,VIN+為PT100鉑熱電阻一端輸出的電壓值;WIN-為基準(zhǔn)電壓源MC1403輸出的電壓值;VOUT為放大后的輸出電壓值。計(jì)算公式為:VOUT=G×((VIN+)-(VIN-)),其中G的大小由電阻R120來(lái)決定,G=1+50 kΩ/R120。芯片OPA277與外圍電阻組成電壓跟隨器。


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