การออกแบบระบบวัดอุณหภูมิความต้านทานความร้อน PT100 PT100

การวัดและควบคุมอุณหภูมิเป็นหัวข้อสำคัญอย่างยิ่งในทุกด้านของอุตสาหกรรมการเกษตรการวิจัยทางวิทยาศาสตร์การป้องกันประเทศและชีวิตประจำวันของประชาชน ระบบการวัดอุณหภูมิใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบระบบไมโครคอมพิวเตอร์แบบชิปเดี่ยว ตามข้อกำหนดการออกแบบที่แตกต่างกันของระบบไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยวการออกแบบระบบการวัดอุณหภูมิก็แตกต่างกันเช่นกัน บางคนใช้ชิปแบบรวมและบางคนใช้อุปกรณ์แหล่งกำเนิดคงที่และอุปกรณ์แหล่งแรงดันไฟฟ้าคงที่ ระบบนี้ใช้ตัวต้านทานความร้อน PT100 Platinum เป็นองค์ประกอบการรับสัญญาณอุณหภูมิในการออกแบบระบบการวัดอุณหภูมิ
1 หลักการทำงานพื้นฐาน
ความต้านทานของตัวต้านทานความร้อนแพลตตินัม PT100 เปลี่ยนไปเมื่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ คุณลักษณะนี้ใช้ในการรวบรวมสัญญาณอุณหภูมิและแปลงสัญญาณที่รวบรวมเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า จากนั้นพวกเขาจะถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลผ่าน A/D และอ่านโดยระบบไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยว ระบบไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยวระบุและประมวลผลสัญญาณดิจิตอลอ่านและแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลที่สอดคล้องกับอุณหภูมิและในที่สุดค่าอุณหภูมิเอาท์พุทจะแสดงโดยจอแสดงผล LCD
2 การออกแบบฮาร์ดแวร์
ฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยห้าส่วนประกอบ: วงจรแหล่งกำเนิดคงที่, แอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้า, วงจรอินเตอร์เฟสการแปลง A/D, วงจรการแยก Optocoupler และวงจรจอแสดงผล LCD
2.1 วงจรแหล่งกำเนิดกระแสคงที่
วงจรแหล่งกำเนิดกระแสคงที่จะแสดงในรูปที่ 1 ชิป OP07 เป็นแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการซึ่งเป็นวงจรแหล่งกำเนิดคงที่ที่มีตัวต้านทาน 5 ตัวส่งออกกระแสการทำงานของ 1 mA ที่ VIN+ ในรูป dgnd =5 v, vmc =0 v และมี 4 โหนดคือ net1, net2, net3 และ net4 ปล่อยให้กระแสไหลผ่าน R110 เป็น IA และกระแสที่ไหลผ่าน R114 เป็น IB ใน MA และทั้งสองทิศทางอยู่ทางขวา
ตามการเปิดเสมือนจริงและสั้นเสมือนจริงของแอมป์ OP เรามีสมการ:
dgnd- (r 111+ r110) × ia+r114 × ib-r113 × ((dgnd-r111 × ia) ／ r112)-(vdgnd-r111 × ia) =0}}}}
แทนที่ข้อมูลเรามี:
5- (10+1) × ia +1 × ib -2 × (({5-10 × ia) ／ 10)-({5-10 × ia)
สามารถคำนวณได้ว่า IA+IB =1 และ IA+IB เป็นกระแสที่ต้องการ I ซึ่งคือ 1 mA
ตามสมการเพื่อให้ได้ IA+IB เป็นค่าคงที่มันจะต้องตอบสนอง:
R113×R111／R112-R110=R114
ดังนั้นเงื่อนไขสำหรับวงจรนี้จะกลายเป็นแหล่งกระแสคงที่คือ:
R111／R112=(R110+R114)／R113
ถ้า r 111= r112 ดังนั้น r 110+ r 114= R113 จะต้องเป็น ในเวลานี้ค่ากระแสคงที่คือฉัน=dgnd × R113 ／ R112 ／ R114
ในหมู่พวกเขา J110 ใช้เพื่อเชื่อมต่อตัวต้านทานความร้อน PT100 Platinum

2.2 การขยายแรงดันไฟฟ้าและวงจรอินเตอร์เฟสการแปลง A/D
แรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทจากปลายด้านหนึ่งของตัวต้านทานความร้อน PT100 Platinum นั้นมีขนาดเล็กมาก หากเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวแปลง A/D การเบี่ยงเบนข้อมูลการแปลงมีขนาดใหญ่ ดังนั้นในการออกแบบนี้เอาท์พุทแรงดันไฟฟ้าจากปลายด้านหนึ่งของตัวต้านทานความร้อน PT100 แพลตตินัมจะถูกขยาย 10 ครั้งและเชื่อมต่อกับผู้ติดตามแรงดันไฟฟ้าและจากนั้นทำการแปลง A/D เพื่อให้ได้ค่าการแปลงที่ดีขึ้น เอาท์พุทจากปลายด้านหนึ่งของตัวต้านทานความร้อน PT100 แพลตตินัม; Win- เป็นเอาต์พุตค่าแรงดันไฟฟ้าโดยแหล่งแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง MC1403; VOUT คือค่าแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตหลังจากการขยาย สูตรการคำนวณคือ: vout=g × ((vin+)-(vin-)) โดยที่ขนาดของ G ถูกกำหนดโดยตัวต้านทาน R120, g =1+50 kΩ／ R120 ชิป OPA277 และตัวต้านทานต่อพ่วงจะก่อตัวเป็นผู้ติดตามแรงดันไฟฟ้า