Progettazione del sistema di misurazione della temperatura della resistenza termica del platino PT100

La misurazione e il controllo della temperatura sono argomenti estremamente importanti in tutti gli aspetti dell'industria, dell'agricoltura, della ricerca scientifica, della difesa nazionale e della vita quotidiana delle persone. I sistemi di misurazione della temperatura sono ampiamente utilizzati nella progettazione del sistema di microcomputer a chip singolo. Secondo i diversi requisiti di progettazione dei sistemi di microcomputer a chip singolo, anche la progettazione di sistemi di misurazione della temperatura è diversa. Alcuni utilizzano chip integrati e alcuni utilizzano dispositivi di origine a corrente costante e dispositivi di origine a tensione costante. Questo sistema utilizza resistenza termica PT100 Platinum come elemento di acquisizione del segnale di temperatura per progettare un sistema di misurazione della temperatura.
1 Principio di lavoro di base
La resistenza del resistore termico PT100 Platinum cambia con il cambio di temperatura. Questa funzione viene utilizzata per raccogliere segnali di temperatura e convertire i segnali raccolti in segnali di tensione; Quindi vengono convertiti in segnali digitali attraverso A/D e letti dal sistema di microcomputer a chip singolo; Il sistema di microcomputer a chip singolo identifica ed elabora i segnali digitali di lettura e li converte in segnali digitali corrispondenti alla temperatura e infine il valore di temperatura di uscita viene visualizzato dal display LCD.
2 design hardware
L'hardware include principalmente cinque componenti: circuito di sorgente di corrente costante, amplificatore di tensione, circuito di interfaccia di conversione A/D, circuito di isolamento OptoCouperpler e circuito di visualizzazione LCD.
2.1 Circuito di sorgente di corrente costante
Il circuito di sorgente di corrente costante è mostrato nella Figura 1. Il chip OP07 è un amplificatore operativo, che forma un circuito di sorgente di corrente costante con 5 resistori, che produce una corrente di lavoro di 1 mA su Vin+. Nella figura, DGND =5 V, VMC =0 V, e ci sono 4 nodi, vale a dire net1, net2, net3 e net4. Lascia che la corrente che scorre attraverso R110 sia IA e la corrente che scorre attraverso R114 sia IB, in MA, ed entrambe le direzioni sono a destra.
Secondo il Virtual Open e Virtual Short dell'amplificatore OP, abbiamo l'equazione:
DGND- (r 111+ R110) × ia+r114 × ib-r113 × ((dgnd-r111 × ia) ／ r112)-(vdgnd-r111 × ia) =0
Sostituendo i dati, abbiamo:
5- (10+1) × ia +1 × ib -2 × ((5-10 × ia) ／ 10)-(5-10 × ia) =0}
Si può calcolare che ia+ib =1 e ia+ib è la corrente richiesta i, che è 1 ma.
Secondo l'equazione, per ottenere Ia+Ib come costante, deve soddisfare:
R113×R111／R112-R110=R114
Pertanto, la condizione per questo circuito di diventare una fonte di corrente costante è:
R111／R112=(R110+R114)／R113
If r 111= r112, allora r 110+ r 114= r113 deve essere. In questo momento, il valore di corrente costante è i=dGND × R113 ／ R112 ／ R114.
Tra questi, J110 viene utilizzato per collegare il resistore termico PT100 Platinum.

2.2 Amplificazione della tensione e circuito di interfaccia di conversione A/D
L'uscita di tensione da un'estremità del resistore termico platino PT100 è molto piccola. Se è direttamente collegato al convertitore A/D, la deviazione dei dati di conversione è grande; Quindi, in questo progetto, l'uscita di tensione da un'estremità del resistore termico platino PT100 viene amplificata 10 volte e collegata al follower di tensione, quindi viene eseguita la conversione A/D, in modo che sia possibile ottenere un effetto di conversione migliore, Vin+ Vin+ Vin+ Vin+ Vint di Vinta da un'estremità del resistore termico platino PT100; Win- è l'output del valore di tensione dalla sorgente di tensione di riferimento MC1403; VOUT è il valore di tensione di uscita dopo l'amplificazione. La formula di calcolo è: vout=g × ((vin+)-(vin-)), dove la dimensione di G è determinata dal resistore R120, g =1+50 kω ／ R120. Il chip OPA277 e la resistenza periferica formano un seguace di tensione.