Ontwerp van PT100 Platinum thermische weerstandstemperatuurmeetsysteem

Temperatuurmeting en controle zijn uiterst belangrijke onderwerpen in alle aspecten van industrie, landbouw, wetenschappelijk onderzoek, nationale defensie en het dagelijkse leven van mensen. Temperatuurmeetsystemen worden veel gebruikt in het ontwerp van het systeem met één chip microcomputersysteem. Volgens de verschillende ontwerpvereisten van single-chip microcomputersystemen is het ontwerp van temperatuurmeetsystemen ook anders. Sommigen gebruiken geïntegreerde chips en sommige gebruiken constante stroombronapparaten en constante spanningsbronapparaten. Dit systeem maakt gebruik van PT100 platina -thermische weerstand als een temperatuursignaalverwervingselement om een ​​temperatuurmeetsysteem te ontwerpen.
1 BASIS WERKINGSGROPEEL
De weerstand van PT100 platina -thermische weerstand verandert met de verandering van temperatuur. Deze functie wordt gebruikt om temperatuursignalen te verzamelen en de verzamelde signalen om te zetten in spanningssignalen; Vervolgens worden ze omgezet in digitale signalen via A/D en gelezen door het single-chip microcomputersysteem; Het single-chip microcomputersysteem identificeert en verwerkt de digitale leessignalen en converteert ze in digitale signalen die overeenkomen met de temperatuur, en ten slotte wordt de uitgangstemperatuurwaarde weergegeven door het LCD-display.
2 Hardware -ontwerp
De hardware omvat voornamelijk vijf componenten: constante stroombroncircuit, spanningsversterker, A/D -conversie -interface -circuit, Optocoupler Isolation Circuit en LCD -displaycircuit.
2.1 Broncircuit van constante stroom
Het constante stroombroncircuit wordt getoond in figuur 1. De chip op07 is een operationele versterker, die een constante stroombroncircuit vormt met 5 weerstanden, waardoor een werkstroom van 1 mA bij VIN+wordt uitgevoerd. In de figuur, DGND =5 V, VMC =0 V, en er zijn 4 knooppunten, namelijk NET1, NET2, NET3 en NET4. Laat de stroom die door R110 stroomt IA zijn, en de stroom die door R114 stroomt, zijn ib, in MA, en beide richtingen zijn rechts.
Volgens de virtuele open en virtuele tekort aan de op amp, hebben we de vergelijking:
Dgnd- (r 111+ r110) × IA+R114 × IB-R113 × ((DGND-R111 × IA) ／ r112)-(vdgnd-r111 × × Ia) =0
De gegevens vervangen, hebben we:
5- (10+1}) × IA +1 × Ib -2 × ((5-10 × × × Iia) ／ 10)-(5-10 × ia) {8}}
Het kan worden berekend dat Ia+Ib =1, en Ia+Ib de vereiste huidige I is, die 1 Ma is.
Volgens de vergelijking, om Ia+Ib als een constante te krijgen, moet het voldoen:
R113×R111／R112-R110=R114
Daarom is de voorwaarde voor dit circuit om een ​​constante stroombron te worden:
R111／R112=(R110+R114)／R113
Als r 111= r112, dan moet r 110+ r 114= r113 zijn. Op dit moment is de constante stroomwaarde i=dgnd × r113 ／ r112 ／ r114.
Onder hen wordt J110 gebruikt om de PT100 -platina thermische weerstand te verbinden.

2.2 Spanningsversterking en A/D -conversie -interfacecircuit
De spanningsuitgang van het ene uiteinde van de PT100 -platina thermische weerstand is erg klein. Als het rechtstreeks is aangesloten op de A/D -converter, is de conversiegegevensafwijking groot; so in this design, the voltage output from one end of the PT100 platinum thermal resistor is amplified 10 times and connected to the voltage follower, and then A/D conversion is performed, so that a better conversion effect can be obtained, as shown in Figure 2. The precision amplifier INA118 and the voltage reference chip MC1403 form an amplifier circuit, VIN+ is the voltage value output from one end of de PT100 platina thermische weerstand; Win- is de uitvoer van de spanningswaarde door de referentiespanningsbron MC1403; Vout is de uitgangsspanningswaarde na versterking. De berekeningsformule is: vout=g × ((vin+)-(vin-)), waarbij de grootte van g wordt bepaald door de weerstand R120, g =1+50 kω ／ r120. De chip opa277 en de perifere weerstand vormen een spanningsvolger.