PT100 Platinum Termiline takistuse temperatuuri mõõtmise süsteemi kujundamine

Temperatuuri mõõtmine ja kontroll on äärmiselt olulised teemad tööstuses, põllumajanduses, teadusuuringutes, riigikaitse ja inimeste igapäevaelus. Temperatuuri mõõtmissüsteeme kasutatakse laialdaselt ühekiibiga mikroarvutisüsteemi kujundamisel. Ühekiibi mikroarvutisüsteemide erinevate projekteerimisnõuete kohaselt on ka temperatuuri mõõtmissüsteemide disain erinev. Mõni kasutab integreeritud laastud ja mõned kasutavad pidevaid vooluallikaseadmeid ja konstantse pingeallikaseadmeid. See süsteem kasutab temperatuuride mõõtmissüsteemi kavandamiseks temperatuurisignaali omandamise elemendina PT100 Platinum Termotakisti.
1 Põhiline tööpõhimõte
PT100 plaatina termilise takisti takistus muutub temperatuuri muutumisega. Seda funktsiooni kasutatakse temperatuurisignaalide kogumiseks ja kogutud signaalide teisendamiseks pingesignaalideks; Seejärel teisendatakse need A/D kaudu digitaalsignaalideks ja loeb ühekiibiga mikroarvutisüsteemi; Ühekiibiga mikroarvutisüsteem identifitseerib ja töötleb loetud digitaalsignaalid ja teisendab need temperatuurile vastavateks digitaalsignaalideks ning lõpuks kuvatakse väljundtemperatuuri väärtus LCD-ekraan.
2 riistvara kujundamine
Riistvara sisaldab peamiselt viit komponenti: pidev voolu allikaahel, pinge võimendi, A/D muundamise liidese vooluring, OptoCoupleri isolatsiooniahel ja LCD -ekraan.
2.1 Pidev voolu allika vooluring
Konstantvoolu allikaahel on näidatud joonisel 1. Kiip OP07 on operatiivne võimendi, mis moodustab konstantse vooluallika vooluahela 5 takistiga, väljastades töövoolu 1 mA vin+juures. Joonisel DGND =5 v, VMC =0 V ja seal on 4 sõlme, nimelt net1, net2, net3 ja net4. Olgu R110 läbi voolav vool ja vool, mis voolab läbi R114, IB, MA -s, ja mõlemad suunad on paremal.
Virtuaalse avatud ja virtuaalse OP -ampri kohaselt on meil võrrand:
Dgnd- (r 111+ r110) × ia+r114 × IB-R113 × ((DGND-R111 × IA) ／ R112)-(VDGND-R111 × ia) =0
Andmete asendamisel on meil:
5-} (10+1) × ia +1 × ib -2 × (({5-10} × ia) ／ 10)-({5-10 ×} {8}} {8}}
Võib arvutada, et IA+IB =1 ja IA+IB on vajalik vool I, mis on 1 mA.
Vastavalt võrrandile peab IA+IB konstantseks saama: see peab rahuldama:
R113×R111／R112-R110=R114
Seetõttu on selle vooluahela konstantse vooluallikaks saamise tingimus:
R111／R112=(R110+R114)／R113
Kui r 111= r112, siis r 110+ r 114= r113 peab olema. Sel ajal on pidev vooluväärtus i=DGND × R113 ／ R112 ／ R114.
Nende hulgas kasutatakse J110 PT100 plaatina termilise takisti ühendamiseks.

2.2 Pinge amplifikatsioon ja A/D muundamise liidese vooluring
PT100 plaatina termilise takisti ühest otsast pärit pinge väljund on väga väike. Kui see on otse A/D muunduriga ühendatud, on muundamise andmete kõrvalekalle suur; Nii et selle kujunduse korral amplifitseeritakse PT100 plaatina termilise takisti ühest otsast 10 korda pinge väljund ja ühendatakse pinge järgijaga ning seejärel viiakse läbi A/D teisendus, nii et parema teisendusefekti saab, nagu on näidatud joonisel 2. Eelnev amplifier IN1403 ja pinge võrdlusväravaga versioon on AMPLIF -i vooluringist väljund. PT100 plaatina termilise takisti üks ots; Win- on pinge väärtuse väljund võrdluspingeallika MC1403; Vout on väljundpinge väärtus pärast võimendamist. Arvutusvalem on: Vout=g × ((vin+)-(vin-)), kus G suurus määrab takisti R120, g {=1+50 kΩ ／ R120. Kiip OPA277 ja perifeerne takisti moodustavad pinge järgija.