Projeto do sistema de medição de temperatura de resistência térmica Pt100 Platinum

A medição e o controle da temperatura são tópicos extremamente importantes em todos os aspectos da indústria, agricultura, pesquisa científica, defesa nacional e vida cotidiana das pessoas. Os sistemas de medição de temperatura são amplamente utilizados no design do sistema microcomputador de chip único. De acordo com os diferentes requisitos de projeto dos sistemas de microcomputadores de chip único, o design de sistemas de medição de temperatura também é diferente. Alguns usam chips integrados e outros usam dispositivos de origem de corrente constantes e dispositivos de origem de tensão constante. Este sistema usa o resistor térmico PT100 Platinum como um elemento de aquisição de sinal de temperatura para projetar um sistema de medição de temperatura.
1 princípio de trabalho básico
A resistência do resistor térmico PT100 Platinum muda com a mudança de temperatura. Esse recurso é usado para coletar sinais de temperatura e converter os sinais coletados em sinais de tensão; Em seguida, eles são convertidos em sinais digitais através de A/D e lidos pelo sistema microcomputador de chip único; O sistema de microcomputadores de chip único identifica e processa os sinais digitais de leitura e os converte em sinais digitais correspondentes à temperatura e, finalmente, o valor da temperatura de saída é exibido pela tela LCD.
2 design de hardware
O hardware inclui principalmente cinco componentes: circuito de origem de corrente constante, amplificador de tensão, circuito de interface de conversão A/D, circuito de isolamento de optocuplário e circuito de exibição de LCD.
2.1 Circuito de fonte de corrente constante
O circuito de fonte de corrente constante é mostrado na Figura 1. O Chip Op07 é um amplificador operacional, que forma um circuito de fonte de corrente constante com 5 resistores, produzindo uma corrente de trabalho de 1 mA em VIN+. Na figura, dgND =5 v, vmc =0 v, e existem 4 nós, ou seja, net1, net2, net3 e net4. Que a corrente flua através de R110 seja IA, e a corrente que flui através de R114 Be Ib, em MA, e as duas direções estão para a direita.
De acordo com o virtual aberto e virtual, a partir do amplificador op, temos a equação:
DgND- (r 111+ r110) × ia+r114 × ib-r113 × ((dgND-r111 × ia) ／ r112)-(vdgnd-r111 × ia) =0}}
Substituindo os dados, temos:
5- (10+1}) × ia +1 × ib -2 × ((5-10 × ia) ／ 10)-({7}} × ia)
Pode -se calcular que Ia+Ib =1 e Ia+Ib é a corrente i necessária, que é 1 mA.
De acordo com a equação, para obter IA+IB como constante, deve satisfazer:
R113×R111／R112-R110=R114
Portanto, a condição para esse circuito se tornar uma fonte de corrente constante é:
R111／R112=(R110+R114)／R113
Se r 111= r112, então r 110+ r 114= r113 deve ser. No momento, o valor atual constante é i=dgnd × r113 ／ r112 ／ r114.
Entre eles, o J110 é usado para conectar o resistor térmico PT100 Platinum.

2.2 amplificação de tensão e circuito de interface de conversão A/D
A saída de tensão de uma extremidade do resistor térmico PT100 Platinum é muito pequena. Se estiver diretamente conectado ao conversor A/D, o desvio dos dados de conversão será grande; so in this design, the voltage output from one end of the PT100 platinum thermal resistor is amplified 10 times and connected to the voltage follower, and then A/D conversion is performed, so that a better conversion effect can be obtained, as shown in Figure 2. The precision amplifier INA118 and the voltage reference chip MC1403 form an amplifier circuit, VIN+ is the voltage value output from one end of o resistor térmico de platina PT100; Win- é a saída do valor da tensão pela fonte de tensão de referência MC1403; VOUT é o valor da tensão de saída após a amplificação. A fórmula de cálculo é: Vout=g × ((Vin+)-(vin-)), onde o tamanho de g é determinado pelo resistor R120, g =1+50 kω ／ r120. O Chip OPA277 e o resistor periférico formam um seguidor de tensão.