Thiết kế hệ thống đo nhiệt độ điện trở nhiệt pt100 platinum

Đo lường và kiểm soát nhiệt độ là những chủ đề cực kỳ quan trọng trong tất cả các khía cạnh của ngành công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học, phòng thủ quốc gia và cuộc sống hàng ngày của nhân dân. Hệ thống đo nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong thiết kế hệ thống vi mô vi mô đơn chip. Theo các yêu cầu thiết kế khác nhau của các hệ thống vi lượng đơn chip, việc thiết kế các hệ thống đo nhiệt độ cũng khác nhau. Một số sử dụng chip tích hợp và một số sử dụng các thiết bị nguồn hiện tại không đổi và các thiết bị nguồn điện áp không đổi. Hệ thống này sử dụng điện trở nhiệt pt100 platinum làm yếu tố thu nhận tín hiệu nhiệt độ để thiết kế hệ thống đo nhiệt độ.
1 nguyên tắc làm việc cơ bản
Điện trở của điện trở nhiệt pt100 platinum thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ. Tính năng này được sử dụng để thu thập tín hiệu nhiệt độ và chuyển đổi tín hiệu thu thập thành tín hiệu điện áp; Sau đó, chúng được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số thông qua A/D và được đọc bởi hệ thống máy vi tính đơn chip; Hệ thống máy tính vi mô đơn chip xác định và xử lý các tín hiệu kỹ thuật số đọc và chuyển đổi chúng thành tín hiệu kỹ thuật số tương ứng với nhiệt độ và cuối cùng giá trị nhiệt độ đầu ra được hiển thị bởi màn hình LCD.
2 Thiết kế phần cứng
Phần cứng chủ yếu bao gồm năm thành phần: mạch nguồn hiện tại không đổi, bộ khuếch đại điện áp, mạch giao diện chuyển đổi A/D, mạch cách ly optocoupler và mạch hiển thị LCD.
2.1 Mạch nguồn không đổi
Mạch nguồn dòng không đổi được hiển thị trong Hình 1. CHIP OP07 là bộ khuếch đại hoạt động, tạo thành một mạch nguồn không đổi với 5 điện trở, xuất ra dòng điện làm việc 1 mA tại VIN+. Trong hình, DGND =5 V, VMC =0 V và có 4 nút, cụ thể là Net1, Net2, Net3 và Net4. Đặt dòng điện chảy qua R110 là IA và dòng điện chảy qua R114 là IB, trong MA và cả hai hướng đều ở bên phải.
Theo ảo mở và ngắn ảo của OP amp, chúng ta có phương trình:
DGND- (R 111+ R110) × IA+R114 × IB-R113 × ((DGND-R111 × IA) ／ R112)-(VDGND-R111 × IA) =0
Thay thế dữ liệu, chúng tôi có:
5- (10+1)
Có thể tính toán rằng IA+IB =1 và IA+IB là dòng I yêu cầu, là 1 mA.
Theo phương trình, để có được IA+IB như một hằng số, nó phải thỏa mãn:
R113×R111／R112-R110=R114
Do đó, điều kiện để mạch này trở thành nguồn hiện tại không đổi là:
R111／R112=(R110+R114)／R113
Nếu r 111= r112, thì r 110+ r 114= r113 phải được. Tại thời điểm này, giá trị hiện tại không đổi là i=dgnd × r113 r112 r114.
Trong số đó, J110 được sử dụng để kết nối điện trở nhiệt pt100 platinum.

2.2 khuếch đại điện áp và mạch giao diện chuyển đổi A/D.
Đầu ra điện áp từ một đầu của điện trở nhiệt bạch kim PT100 là rất nhỏ. Nếu nó được kết nối trực tiếp với bộ chuyển đổi A/D, độ lệch dữ liệu chuyển đổi là lớn; Vì vậy, trong thiết kế này, đầu ra điện áp từ một đầu của điện trở nhiệt pt100 platinum được khuếch đại 10 lần và được kết nối với người theo dõi điện áp, và sau đó chuyển đổi A/D được thực hiện, do đó có thể thu được hiệu ứng chuyển đổi tốt hơn, như trong Hình 2. Điện trở nhiệt pt100 platinum; Win- là đầu ra giá trị điện áp bởi nguồn điện áp tham chiếu MC1403; Vout là giá trị điện áp đầu ra sau khi khuếch đại. Công thức tính toán là: Vout=g × ((Vin+)-(Vin-)), trong đó kích thước của g được xác định bởi điện trở R120, g =1+50 kΩ R120. Chip OPA277 và điện trở ngoại vi tạo thành một người theo dõi điện áp.