教你漲姿勢!PT100溫度采集電路設計及分析
1.PT100解釋
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201711/371738.htmPT100是正溫度系數(shù)的熱敏電阻,顧名思義,隨著溫度的升高,電阻的阻值變大;相反,如果隨著溫度的升高,電阻的阻值變小,就是負溫度系數(shù)的熱敏電阻。之所以叫做PT100,是因為在0度時其阻值為100歐姆。
PT100之所以應用很廣泛,不僅僅是因為測溫范圍比較寬寬更因為它的線性度非常好,也就是溫度每升高一度,其電阻升高的值基本一致,約0.38-0.39歐姆對應1度。
2.電橋的應用
通過惠斯通電橋可以測量某個橋臂電阻的變化情況,那么本方案就利用電橋來設計PT100的溫度采集方案。由于電橋出來的信號是查分信號且信號較小,所以要通過差分運放將其放大后再送入單片機進行AD采集,本方案選用AD623作為差分運放芯片,這是一顆軌到軌的運放,即能輸出的最大電壓為供電電壓。
做方案時要考慮如下幾個問題:
測溫范圍是多少,這決定了其他三個電阻的阻值該如何選取;
運放、單片機的供電電壓是多少,這決定了運放的放大倍數(shù)如何設計,即最大輸出不能超過單片機的AD參考電壓;
3.原理圖
本方案的測溫范圍為0-200℃,單片機供電電壓為3.3V,設計電路圖如下:
通過電路圖可以看出如下幾個問題:
運放的增益電阻R51為3.3K,即放大倍數(shù)為G=(1+100/3.3)=31.3,具體詳情可參考AD623的數(shù)據(jù)手冊;
電阻R2=82Ω,即當PT100也為82Ω時,電橋平衡,差分電壓為0;
運放能輸出的最大電壓為3.3V,放大倍數(shù)為31.3倍,所以最大的輸入電壓為3300/31.3=105.4mV,R5兩端的電壓為固定值V2=2.5×2000/2082=2401.5mV,那么R4兩端能輸出電壓為(2401.5-105.4)mV=2296.1mV,即R1最大為(5000/2.296)-2000=177.7Ω;
通過以上計算即可得出,R1的變化范圍為(82-177.7)Ω,即測溫范圍為(-43~205)攝氏度,滿足測溫范圍為(0-200)℃的要求。
電路設計完成后,就可以編程實現(xiàn)溫度的采集了。
附溫度-電阻對應表:
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