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熱電阻測溫電路設計詳解—電路圖天天讀

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2016-3-31

 本文分析了測溫係統中恒流源信號調理模數轉換等功能電路的工作原理和設計依據,並給出電路參數。溫度是化工生產(chan) 過程的四大參數之一,溫度傳(chuan) 感器Pt100具有體(ti) 積小準確度高穩定性好等特點而被廣泛應用於(yu) 650℃以下的溫度測量。
  Pt100測溫係統以C8051F410片上係統為(wei) 控製核心,係統的原理框圖,如圖1 所示.包括C8051F410片上係統恒流源驅動電路信號采集電路信號調理電路顯示電路按鍵電路以及電源電路7個(ge) 組成部分。

單片機溫度顯示原理框圖 

  恒流源驅動溫度傳(chuan) 感器Pt100,將電阻信號(80.31~280.98 ) 轉換成微弱的電壓信號( 0.08~0.28V) , 在經信號調理電路轉換成0~2. 2V之間的電壓信號,C8051F410片上係統內(nei) 部A/D對該電壓信號進行采樣,根據Pt100分度表及采樣電壓與(yu) 電阻的關(guan) 係,通過軟件處理最終獲得精確的被測溫度值,在將其對應的數字量送入顯示電路進行顯示。
  硬件電路設計
  C8051F410片上係統基本外圍接口
  C8051F410片上係統是本測溫係統的控製核心. 其基本外圍接口電路是保證係統正常工作的輔助電路,包括C8051F410片上係統工作所需要的JATG接口電源退耦基準濾波上電複位等基本外圍電路,如圖2所示。

C8051F410 基本外圍電路   

圖2 C8051F410基本外圍電路
  恒流源電路
  恒流源驅動電路負責驅動溫度傳(chuan) 感器Pt100,將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉換成可測量的電壓信號,實現R-V轉換. 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(wei) 避免激勵電流產(chan) 生的熱量影響測量精度,設計恒流源的大小為(wei) 1mA. 具體(ti) 實現如圖3所示. VZ1是一個(ge) 2.5V的穩壓管,即U1-U3=2.5V; 根據運放的虛短原則,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(liang) 端的電壓U1-U2=2.5V; 可以計算出流經R31的電流為(wei) 2. 5V/2. 5K =1mA. 根據運放虛斷原理,可知,流過R31的電流將幾乎全部流入複合管而不流入運放的反向端,則由複合管集電極輸出電流為(wei) 1mA,實現了高精度恒流源的設計。

圖3 恒流源電路 

  圖3 恒流源電路

 

信號采集調理電路:信號采集調理電路
  設計中的關(guan) 鍵點: 由LM336提供一個(ge) 精密2.5V電壓基準; R31是穩定性好的精密線繞電阻; 由兩(liang) 片9012組成複合管使電流放大係數 值增大,溫漂係數減小,恒流值穩定。
  編輯點評:本文簡單介紹了熱電阻測溫電路的設計,本測溫係統硬件采用三線製連接方式消除導線電阻對測量結果的影響,通過硬件濾波電路及軟件數字濾波處理方法對係統幹擾信號加以抑製,大大地提高了測量係統的精度和穩定性。

Tags:單片機測溫電路,熱電阻  
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