تصميم نظام قياس درجة حرارة المقاومة الحرارية PT100 PT100

يعد قياس درجة الحرارة والسيطرة عليها موضوعات مهمة للغاية في جميع جوانب الصناعة والزراعة والبحث العلمي والدفاع الوطني والحياة اليومية للأفراد. تستخدم أنظمة قياس درجة الحرارة على نطاق واسع في تصميم نظام الحواسيب الدقيقة أحادية الرقاقة. وفقًا لمتطلبات التصميم المختلفة لأنظمة الحواسيب الدقيقة أحادية الرقاقة ، فإن تصميم أنظمة قياس درجة الحرارة يختلف أيضًا. يستخدم البعض رقائق متكاملة ، ويستخدم البعض أجهزة مصدر تيار ثابتة وأجهزة مصدر الجهد الثابت. يستخدم هذا النظام المقاوم الحراري PT100 Platinum كعنصر اكتساب إشارة درجة الحرارة لتصميم نظام قياس درجة الحرارة.
1 مبدأ العمل الأساسي
تتغير مقاومة المقاوم الحراري PT100 البلاتيني مع تغيير درجة الحرارة. يتم استخدام هذه الميزة لجمع إشارات درجة الحرارة وتحويل الإشارات التي تم جمعها إلى إشارات الجهد ؛ ثم يتم تحويلها إلى إشارات رقمية من خلال A/D وقراءتها بواسطة نظام الحواسيب الدقيقة أحادية الرقاقة ؛ يحدد نظام الحواسيب الدقيقة أحادية الرقمية ويعالج الإشارات الرقمية للقراءة وتحويلها إلى إشارات رقمية مقابلة لدرجة الحرارة ، وأخيراً يتم عرض قيمة درجة حرارة الإخراج بواسطة شاشة LCD.
2 تصميم الأجهزة
تتضمن الأجهزة بشكل أساسي خمسة مكونات: دائرة مصدر تيار ثابتة ، مضخم الجهد ، دائرة واجهة تحويل A/D ، دائرة عزل Optocoupler ، ودائرة شاشة LCD.
2.1 دائرة مصدر تيار ثابتة
يوضح الشكل 1 دائرة مصدر التيار الثابت في الشكل 1. الرقاقة OP07 عبارة عن مضخم تشغيلي ، والذي يشكل دائرة مصدر تيار ثابتة مع 5 مقاومات ، مما يخرج تيارًا يعمل من 1 مللي أمبير في VIN+. في الشكل ، dgnd =5 v ، vmc =0 v ، وهناك 4 عقد ، وهي net1 و net2 و net3 و net4. دع التيار يتدفق من خلال R110 يكون IA ، والتيار يتدفق من خلال R114 يكون IB ، في MA ، وكلا الاتجاهين على اليمين.
وفقًا لـ The Virtual Open و Virtual Orget of the Op Amp ، لدينا المعادلة:
dgnd- (r 111+ r110) × ia+r114 × ib-r113 × ((dgnd-r111 × ia) ／ r112)-(vdgnd-r111 × ia) =0
استبدال البيانات ، لدينا:
5- (10+1) × ia +1 × ib -2 × ((5-10} × ia) ／ 10)-({7}} ×) {8}}
يمكن حساب أن ia+ib =1 ، و ia+ib هو التيار المطلوب i ، وهو 1 مللي أمبير.
وفقًا للمعادلة ، للحصول على ia+ib كثابت ، يجب أن ترضي:
R113×R111／R112-R110=R114
لذلك ، فإن شرط هذه الدائرة لتصبح مصدر تيار ثابت هو:
R111／R112=(R110+R114)／R113
إذا كان r 111= r112 ، ثم يجب أن يكون r 110+ r 114= r113. في هذا الوقت ، فإن القيمة الحالية الثابتة هي I=DGND × R113 ／ R112 ／ R114.
من بينها ، يتم استخدام J110 لتوصيل المقاوم الحراري PT100 Platinum.

2.2 تضخيم الجهد ودائرة واجهة تحويل A/D
ناتج الجهد من نهاية واحدة من المقاوم الحراري PT100 البلاتين صغير جدا. إذا كان متصلاً مباشرة بمحول A/D ، يكون انحراف بيانات التحويل كبيرًا ؛ لذلك في هذا التصميم ، يتم تضخيم ناتج الجهد من طرف واحد من المقاوم الحراري PT100 البلاتيني 10 مرات وتوصيله بمتابع الجهد ، ثم يتم إجراء تحويل A/D ، بحيث يمكن الحصول على تأثير تحويل أفضل من الدائرة المجلد ، من فاينر. المقاوم الحراري PT100 البلاتيني. Win- هو إخراج قيمة الجهد بواسطة مصدر الجهد المرجعي MC1403 ؛ Vout هي قيمة جهد الخرج بعد التضخيم. صيغة الحساب هي: vout=g × ((vin+)-(vin-)) ، حيث يتم تحديد حجم g بواسطة المقاوم R120 ، g =1+50 kΩ ／ r120. تشكل الرقاقة OPA277 والمقاوم المحيطي من أتباع الجهد.