Design av PT100 platinamätningstemperaturmätningssystem

Temperaturmätning och kontroll är oerhört viktiga ämnen inom alla aspekter av industri, jordbruk, vetenskaplig forskning, nationellt försvar och människors vardag. Temperaturmätningssystem används i stor utsträckning i microcomputer-systemdesign. Enligt de olika konstruktionskraven för en-chip-mikrodatorsystem är utformningen av temperaturmätningssystem också annorlunda. Vissa använder integrerade chips, och andra använder konstant strömkällanordningar och konstant spänningskällanordningar. Detta system använder PT100 Platinum termisk motstånd som ett temperatursignalförvärvselement för att utforma ett temperaturmätningssystem.
1 grundläggande arbetsprincip
Motståndet för PT100 platina termiskt motstånd förändras med temperaturförändringen. Denna funktion används för att samla temperatursignaler och konvertera de insamlade signalerna till spänningsignaler; Sedan omvandlas de till digitala signaler genom A/D och läses av Single-chip-mikrodatorsystemet; Mikrodatorsystemet med en chip identifierar och bearbetar de lästa digitala signalerna och omvandlar dem till digitala signaler som motsvarar temperaturen, och slutligen visas utmatningstemperaturvärdet av LCD-skärmen.
2 hårdvarudesign
Hårdvaran innehåller huvudsakligen fem komponenter: konstant strömkällkrets, spänningsförstärkare, A/D -omvandlingsgränssnittskrets, optoCoupler -isoleringskrets och LCD -displaykrets.
2.1 Konstant strömkällkrets
Den konstant strömkällkretsen visas i figur 1. Chipet OP07 är en operativ förstärkare, som bildar en konstant strömkällkrets med 5 motstånd, och utmatning av en arbetsström på 1 mA vid VIN+. I figuren, dgnd =5 V, VMC =0 V, och det finns 4 noder, nämligen net1, net2, net3 och net4. Låt strömmen flyter genom R110 vara IA, och strömmen som strömmar genom R114 vara IB, i MA, och båda riktningarna är till höger.
Enligt den virtuella öppna och virtuella kort från OP -förstärkaren har vi ekvationen:
DGND- (R 111+ R110) × IA+R114 × IB-R113 × ((DGND-R111 × IA) ／ R112)-(VDGND-R111 × IA) =0}
Genom att ersätta uppgifterna har vi:
5- (10+1) × ia +1 × ib -2 × ((5-10 × Ia) ／ 10)-(5-10 × =0}
Det kan beräknas att ia+ib =1, och ia+ib är den erforderliga strömmen I, som är 1 mA.
Enligt ekvationen, för att få IA+IB som konstant, måste det tillfredsställa:
R113×R111／R112-R110=R114
Därför är villkoret för att denna krets ska bli en konstant strömkälla:
R111／R112=(R110+R114)／R113
Om r 111= r112, måste r 110+ r 114= r113 vara. För närvarande är det ständiga strömvärdet i=DGND × R113 ／ R112 ／ R114.
Bland dem används J110 för att ansluta PT100 -platina termiskt motstånd.

2.2 Spänningsförstärkning och A/D -omvandlingsgränssnittskrets
Spänningsutgången från den ena änden av PT100 -platina termisk motstånd är mycket liten. Om den är direkt ansluten till A/D -omvandlaren är omvandlingsdataavvikelsen stor; Så i denna konstruktion förstärks spänningsutgången från ena änden av PT100 -platina termisk motstånd 10 gånger och ansluten till spänningsförföljaren, och sedan utförs A/D -omvandling, så att en bättre konverteringseffekt kan erhållas, såsom visas i figur 2. Precisionsförstärkaren ina118 och spänningsreferensen -chip PT100 platina termisk motstånd; Win- är spänningsvärdeutgången med referensspänningskällan MC1403; Vout är utgångsspänningsvärdet efter amplifiering. Beräkningsformeln är: vout=g × ((Vin+)-(Vin-)), där storleken på G bestäms av motståndet R120, G =1+50 kΩ ／ R120. Chip OPA277 och det perifera motståndet bildar en spänningsföljare.