Dizajn PT100 platinastog sustava za mjerenje temperature toplinskog otpora

Mjerenje i kontrola temperature izuzetno su važne teme u svim aspektima industrije, poljoprivrede, znanstvenih istraživanja, nacionalne obrane i svakodnevnog života ljudi. Sustavi za mjerenje temperature naširoko se koriste u dizajnu mikroračunala s jednim čipsom. Prema različitim dizajnerskim zahtjevima sustava s jednim čipom mikroračunala, dizajn sustava mjerenja temperature također je različit. Neki koriste integrirane čipove, a neki koriste uređaje izvora stalne struje i uređaje sa stalnim naponom. Ovaj sustav koristi PT100 platinasti toplinski otpor kao element za prikupljanje temperaturnog signala za dizajniranje sustava za mjerenje temperature.
1 Osnovni princip rada
Otpor toplinskog otpornika Pt100 platina mijenja se s promjenom temperature. Ova se značajka koristi za prikupljanje temperaturnih signala i pretvaranje prikupljenih signala u naponske signale; Zatim se pretvaraju u digitalne signale putem A/D-a i čitaju sustav mikroračunala s jednim čipom; Sustav mikroračunala s jednim čipom identificira i obrađuje digitalne signale čitanja i pretvara ih u digitalne signale koji odgovaraju temperaturi, a na kraju se izlazna temperatura prikazuje LCD zaslonom.
2 hardverski dizajn
Hardver uglavnom uključuje pet komponenti: krug izvora konstantne struje, pojačalo napona, sklop sučelja A/D pretvorbe, izolacijski krug OptoCoupler i krug LCD zaslona.
2.1 krug izvora konstantne struje
Krug izvora konstantne struje prikazan je na slici 1. CHIP OP07 je operativno pojačalo, koje tvori krug izvora konstantne struje s 5 otpornika, iznoseći radnu struju od 1 mA na VIN+. Na slici, dgnd =5 v, vmc =0 v, a postoje 4 čvora, naime net1, net2, net3 i net4. Neka struja koja teče kroz R110 IA, a struja koja teče kroz R114 IB, u MA, a oba su smjera desno.
Prema virtualnom otvorenom i virtualnom kratku OP amp, imamo jednadžbu:
Dgnd- (r 111+ r110) × ia+r114 × ib-r113 × ((dgnd-r111 × ia) ／ r112)-(vdgNd-r111 × ia) =0
Zamjenjujući podatke, imamo:
5- (10+1) × ia +1 × ib -2 × ((5-10 × ia) ／ 10)-({{7} × ia) {{}}
Može se izračunati da je ia+ib =1, a ia+ib potrebna struja I, koja je 1 ma.
Prema jednadžbi, kako bi se IA+Ib dobila kao konstanta, mora zadovoljiti:
R113×R111／R112-R110=R114
Stoga je uvjet da ovaj krug postane izvor stalne struje:
R111／R112=(R110+R114)／R113
Ako je r 111= r112, tada r 110+ r 114= r113 mora biti. U ovom trenutku, konstantna vrijednost struje je i=dgnd × r113 ／ r112 ／ r114.
Među njima se J110 koristi za povezivanje toplinskog otpornika PT100 Platinum.

2.2 Pojačanje napona i sklop A/D pretvorbenog sučelja
Izlaz napona s jednog kraja toplinskog otpornika PT100 Platinum je vrlo mali. Ako je izravno spojen na A/D pretvarač, odstupanje podataka o pretvorbi je veliko; Dakle, u ovom dizajnu, naponski izlaz s jednog kraja PT100 toplinski otpor PT100 pojačava se 10 puta i spojen na sljedbenik napona, a zatim se provodi pretvorba A/D, tako da se može dobiti bolji učinak pretvorbe, kao što je prikazano na kraju 2., od jednog broja, inin, referentni oblik Ampp -a Ampp. PT100 toplinski otpornik platina; Win- je izlaz vrijednosti napona prema izvoru referentnog napona MC1403; Vout je vrijednost izlaznog napona nakon pojačanja. Formula izračuna je: Vout {= g × ((VIN+)-(VIN-)), gdje je veličina G određuje otpornik R120, G =1+50 Kω ／ R120. CHIP OPA277 i periferni otpornik tvore sljedbenik napona.