طراحی سیستم اندازه گیری دمای مقاومت حرارتی PT100 پلاتین

اندازه گیری و کنترل دما موضوعات بسیار مهمی در همه جنبه های صنعت ، کشاورزی ، تحقیقات علمی ، دفاع ملی و زندگی روزمره مردم است. سیستم های اندازه گیری دما به طور گسترده ای در طراحی سیستم میکرو رایانه ای تک تراشه استفاده می شود. با توجه به نیازهای مختلف طراحی سیستم های میکرو رایانه تک تراشه ، طراحی سیستم های اندازه گیری دما نیز متفاوت است. برخی از تراشه های یکپارچه استفاده می کنند و برخی از دستگاه های منبع جریان ثابت و دستگاه های منبع ولتاژ ثابت استفاده می کنند. این سیستم از مقاومت حرارتی پلاتین PT100 به عنوان یک عنصر دستیابی به سیگنال دما برای طراحی یک سیستم اندازه گیری دما استفاده می کند.
1 اصل اساسی کار
مقاومت حرارتی پلاتین PT100 با تغییر دما تغییر می کند. این ویژگی برای جمع آوری سیگنال های دما و تبدیل سیگنال های جمع آوری شده به سیگنال های ولتاژ استفاده می شود. سپس آنها از طریق A/D به سیگنال های دیجیتال تبدیل می شوند و توسط سیستم میکرو رایانه ای تک تراشه خوانده می شوند. سیستم میکرو رایانه ای تک تراشه سیگنال های دیجیتال خوانده شده را شناسایی و پردازش می کند و آنها را به سیگنال های دیجیتالی متناسب با دما تبدیل می کند و در نهایت مقدار دمای خروجی توسط صفحه LCD نمایش داده می شود.
2 طراحی سخت افزار
این سخت افزار به طور عمده شامل پنج مؤلفه است: مدار منبع جریان ثابت ، تقویت کننده ولتاژ ، مدار رابط تبدیل A/D ، مدار جداسازی Optocoupler و مدار نمایشگر LCD.
2.1 مدار منبع جریان ثابت
مدار منبع جریان ثابت در شکل 1 نشان داده شده است. تراشه OP07 یک تقویت کننده عملیاتی است که یک مدار منبع جریان ثابت را با 5 مقاومت تشکیل می دهد و جریان کار 1 میلی آمپر را در VIN+تولید می کند. در شکل ، dgnd {5}} v ، vmc {6}} v ، و 4 گره وجود دارد ، یعنی Net1 ، Net2 ، Net3 و Net4. بگذارید جریان از طریق R110 IA باشد ، و جریان از طریق R114 IB ، در MA باشد و هر دو جهت به سمت راست هستند.
با توجه به مجازی باز و مجازی از آمپر OP ، ما این معادله را داریم:
dgnd- (r {1}} r110) × ia+r114 × ib-r113 × ((dgnd-r111 × ia) ／ r112)-(vdgnd-r111 × ia) =0}
با جایگزین کردن داده ها ، ما:
5- (10+1) × ia +1 × ib -2 × ((5-10 ia) ／ 10)-(5-10 × ia) =0}}}}}}}}}}}}}}
می توان محاسبه کرد که ia+ib {1}} ، و ia+ib جریان مورد نیاز I است که 1 میلی آمپر است.
طبق معادله ، برای به دست آوردن IA+IB به عنوان یک ثابت ، باید برآورده شود:
R113×R111／R112-R110=R114
بنابراین ، شرط تبدیل شدن به این مدار به یک منبع جریان ثابت:
R111／R112=(R110+R114)／R113
اگر r 111= r112 ، سپس r 110+ r 114= r113 باید باشد. در این زمان ، مقدار جریان ثابت I {5}} dgnd × r113 ／ R112 ／ R114 است.
در میان آنها ، J110 برای اتصال مقاومت حرارتی پلاتین PT100 استفاده می شود.

2.2 تقویت ولتاژ و مدار رابط تبدیل A/D
خروجی ولتاژ از یک انتهای مقاومت حرارتی پلاتین PT100 بسیار اندک است. اگر مستقیماً به مبدل A/D وصل شود ، انحراف داده های تبدیل بزرگ است. بنابراین در این طرح ، خروجی ولتاژ از یک انتهای مقاومت حرارتی پلاتین PT100 10 بار تقویت می شود و به پیرو ولتاژ متصل می شود ، و سپس تبدیل A/D انجام می شود ، به طوری که می توان اثر تبدیل بهتر را بدست آورد ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. تقویت کننده دقیق INA118 و تراشه ولتاژ IS enstranment end end ondrances mc1403. مقاومت حرارتی پلاتین PT100 ؛ Win- خروجی مقدار ولتاژ توسط منبع ولتاژ مرجع MC1403 است. VOUT مقدار ولتاژ خروجی پس از تقویت است. فرمول محاسبه: VOUT {10}}} G × ((vin+)-(vin-)) است ، جایی که اندازه G توسط مقاومت R120 ، G {15}} kΩ ／ R120 تعیین می شود. تراشه OPA277 و مقاومت محیطی یک پیروان ولتاژ را تشکیل می دهند.