熱電阻測溫電路設計詳解—電路圖天天讀(297)
本文分析了測溫系統(tǒng)中恒流源信號調(diào)理模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能電路的工作原理和設計依據(jù),并給出電路參數(shù)。溫度是化工生產(chǎn)過程的四大參數(shù)之一,溫度傳感器Pt100具有體積小準確度高穩(wěn)定性好等特點而被廣泛應用于650℃以下的溫度測量。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201710/368960.htmPt100測溫系統(tǒng)以C8051F410片上系統(tǒng)為控制核心,系統(tǒng)的原理框圖,如圖1 所示.包括C8051F410片上系統(tǒng)恒流源驅(qū)動電路信號采集電路信號調(diào)理電路顯示電路按鍵電路以及電源電路7個組成部分。
恒流源驅(qū)動溫度傳感器Pt100,將電阻信號(80.31~280.98 ) 轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號( 0.08~0.28V) , 在經(jīng)信號調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成0~2. 2V之間的電壓信號,C8051F410片上系統(tǒng)內(nèi)部A/D對該電壓信號進行采樣,根據(jù)Pt100分度表及采樣電壓與電阻的關系,通過軟件處理最終獲得精確的被測溫度值,在將其對應的數(shù)字量送入顯示電路進行顯示。
硬件電路設計
C8051F410片上系統(tǒng)基本外圍接口
C8051F410片上系統(tǒng)是本測溫系統(tǒng)的控制核心. 其基本外圍接口電路是保證系統(tǒng)正常工作的輔助電路,包括C8051F410片上系統(tǒng)工作所需要的JATG接口電源退耦基準濾波上電復位等基本外圍電路,如圖2所示。
圖2 C8051F410基本外圍電路
恒流源電路
恒流源驅(qū)動電路負責驅(qū)動溫度傳感器Pt100,將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉(zhuǎn)換成可測量的電壓信號,實現(xiàn)R-V轉(zhuǎn)換. 恒流源電路由運算放大器OP07 基準電壓源電阻和三極管組成,為避免激勵電流產(chǎn)生的熱量影響測量精度,設計恒流源的大小為1mA. 具體實現(xiàn)如圖3所示. VZ1是一個2.5V的穩(wěn)壓管,即U1-U3=2.5V; 根據(jù)運放的虛短原則,運算放大器OP07的同相端電壓和反相端電壓值相等,即U2=U3; 因此,電阻R31兩端的電壓U1-U2=2.5V; 可以計算出流經(jīng)R31的電流為2. 5V/2. 5K =1mA. 根據(jù)運放虛斷原理,可知,流過R31的電流將幾乎全部流入復合管而不流入運放的反向端,則由復合管集電極輸出電流為1mA,實現(xiàn)了高精度恒流源的設計。
圖3 恒流源電路
設計中的關鍵點: 由LM336提供一個精密2.5V電壓基準; R31是穩(wěn)定性好的精密線繞電阻; 由兩片9012組成復合管使電流放大系數(shù) 值增大,溫漂系數(shù)減小,恒流值穩(wěn)定。
編輯點評:本文簡單介紹了熱電阻測溫電路的設計,本測溫系統(tǒng)硬件采用三線制連接方式消除導線電阻對測量結(jié)果的影響,通過硬件濾波電路及軟件數(shù)字濾波處理方法對系統(tǒng)干擾信號加以抑制,大大地提高了測量系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。
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