PT100热电阻温度测量电路设计细节-电路图设计

文章出处：yaxun88 人气：发表时间：2019-11-27 15:40

本文分析了温度测量系统中恒流源信号调理模数转换等功能电路的工作原理和设计基础，并给出了电路参数。温度是化学生产过程的四个参数之一。温度传感器Pt100体积小，精度高，稳定性好，因此广泛用于650°C以下的温度测量。

Pt100温度测量系统使用C8051F410片上系统作为控制核心。该系统的原理框图如图1所示。包括C8051F410片上系统恒流源驱动电路，信号采集电路，信号调节电路，显示电路，按钮电路和电源电路7个组成部分。

系统框图

恒流源驱动温度传感器Pt100将电阻信号（80.31至280.98）转换为弱电压信号（0.08至0.28V）。在信号调理电路中将其转换为0〜2。在2V之间的电压信号中，C8051F410片上系统A / D对该电压信号进行采样。根据Pt100指标表以及采样电压与电阻之间的关系，最终通过软件处理获得准确的温度测量值，并将相应的数字量发送至显示电路进行显示。

C8051F410片上系统基本外围设备接口

片上C8051F410系统是该温度测量系统的控制核心。其基本的外围接口电路是确保系统正常运行的辅助电路。它包括基本外围电路，例如C8051F410片上系统操作所需的JATG接口电源去耦参考滤波器上电复位。如图2所示。
C8051F410基本外围电路
图2 C8051F410基本外围电路

恒流源驱动电路负责驱动温度传感器Pt100，并将其感测的温度变化电阻信号转换为可测量的电压信号，以实现R-V转换。恒流源电路由运算放大器OP07参考电压源电阻和三极管组成。为了避免激励电流产生的热量的影响，恒定电流源设计为1 mA。具体实现如图3所示。VZ1是2.5V稳压器，即U1-U3 = 2.5V。根据运算放大器的短路原理，运算放大器OP07的同相端电压与反相端电压相等，即U2 = U3；因此，电阻器R31两端的电压U1-U2 ＝ 2.5V。流过R31的电流可以计算为2。5V/ 2。 5K = 1mA。根据运算放大器虚拟断开的原理，可以看出流过R31的电流几乎全部流入复合管，而没有流入运算放大器的另一端。复合管集电极的输出电流为1mA，实现了高精度恒流源的设计。
恒流源电路
图3恒流源电路

设计要点：
LM336提供了一个精确的2.5V基准电压源。 R31是精密的绕线电阻，具有良好的稳定性；由两根9012组成的复合管增加了电流放大系数值，减小了温度漂移系数，并稳定了恒定电流值。

编辑评论：
本文简要介绍了RTD温度测量电路的设计。温度测量系统的硬件使用三线连接方法来消除线电阻对测量结果的影响。硬件滤波电路和软件数字滤波处理方法抑制了系统干扰信号，大大提高了测量系统的精度和稳定性。

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