熱電阻測(cè)溫電路設(shè)計(jì)詳解—電路圖天天讀（297）

本文分析了測(cè)溫系統(tǒng)中恒流源信號(hào)調(diào)理模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能電路的工作原理和設(shè)計(jì)依據(jù)，并給出電路參數(shù)。溫度是化工生產(chǎn)過(guò)程的四大參數(shù)之一，溫度傳感器Pt100具有體積小準(zhǔn)確度高穩(wěn)定性好等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于650℃以下的溫度測(cè)量。

Pt100測(cè)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(dòng)電路信號(hào)采集電路信號(hào)調(diào)理電路顯示電路按鍵電路以及電源電路7個(gè)組成部分。

恒流源驅(qū)動(dòng)溫度傳感器Pt100，將電阻信號(hào)（80．31～280．98 ） 轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)（ 0．08～0．28V） ， 在經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成0～2． 2V之間的電壓信號(hào)，C8051F410片上系統(tǒng)內(nèi)部A/D對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，根據(jù)Pt100分度表及采樣電壓與電阻的關(guān)系，通過(guò)軟件處理最終獲得精確的被測(cè)溫度值，在將其對(duì)應(yīng)的數(shù)字量送入顯示電路進(jìn)行顯示。

硬件電路設(shè)計(jì)

C8051F410片上系統(tǒng)基本外圍接口

C8051F410片上系統(tǒng)是本測(cè)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(zhǔn)濾波上電復(fù)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(dòng)電路負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)溫度傳感器Pt100，將其感知的隨溫度變化的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)R-V轉(zhuǎn)換． 恒流源電路由運(yùn)算放大器OP07 基準(zhǔn)電壓源電阻和三極管組成，為避免激勵(lì)電流產(chǎn)生的熱量影響測(cè)量精度，設(shè)計(jì)恒流源的大小為1mA． 具體實(shí)現(xiàn)如圖3所示． VZ1是一個(gè)2．5V的穩(wěn)壓管，即U1－U3=2．5V; 根據(jù)運(yùn)放的虛短原則，運(yùn)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(jì)算出流經(jīng)R31的電流為2． 5V/2． 5K =1mA． 根據(jù)運(yùn)放虛斷原理，可知，流過(guò)R31的電流將幾乎全部流入復(fù)合管而不流入運(yùn)放的反向端，則由復(fù)合管集電極輸出電流為1mA，實(shí)現(xiàn)了高精度恒流源的設(shè)計(jì)。

圖3 恒流源電路

設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)： 由LM336提供一個(gè)精密2．5V電壓基準(zhǔn); R31是穩(wěn)定性好的精密線繞電阻; 由兩片9012組成復(fù)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(diǎn)評(píng)：本文簡(jiǎn)單介紹了熱電阻測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)，本測(cè)溫系統(tǒng)硬件采用三線制連接方式消除導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，通過(guò)硬件濾波電路及軟件數(shù)字濾波處理方法對(duì)系統(tǒng)干擾信號(hào)加以抑制，大大地提高了測(cè)量系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。

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