Konstruktionsdetails des PT100-Waermewiderstand Temperatur Mess Schaltkreises - Schaltplanentwurf
In diesem Artikel werden das Arbeitsprinzip und die Entwurfsgrundlage der Funktionsschaltung analysiert, z. B. die Analog-Digital-Umwandlung der Konstantstromquellensignalkonditionierung im Temperaturmesssystem, und die Schaltungsparameter angegeben. Die Temperatur ist einer der vier Parameter des chemischen Produktionsprozesses. Der Temperatursensor Pt100 wird aufgrund seiner geringen Größe, hohen Genauigkeit und guten Stabilität häufig für Temperaturmessungen unter 650 ° C verwendet.
Das Pt100-Temperaturmesssystem verwendet das C8051F410-System-on-Chip als Steuerkern. Das Prinzipblockdiagramm des Systems ist in Abbildung 1 dargestellt. Einschließlich C8051F410 On-Chip-System Konstantstromquelle Ansteuerschaltung Signalerfassungsschaltung Signalaufbereitungsschaltung Anzeigeschaltkreis Schaltkreisschaltung und Stromversorgungsschaltung 7 Komponenten.
Die Konstantstromquelle treibt den Temperatursensor Pt100 an, um das Widerstandssignal (80,31 bis 280,98) in ein schwaches Spannungssignal (0,08 bis 0,28 V) umzuwandeln. In der Signalkonditionierungsschaltung wird auf 0 ~ 2 umgewandelt. Das Spannungssignal zwischen 2 V, das On-Chip-System A / D des C8051F410, tastet das Spannungssignal ab. Gemäß der Pt100-Indextabelle und der Beziehung zwischen der Abtastspannung und dem Widerstand wird der genaue gemessene Temperaturwert schließlich durch Softwareverarbeitung erhalten und die entsprechende digitale Größe zur Anzeige an die Anzeigeschaltung gesendet.
Hardware-Schaltungsdesign
C8051F410 System-on-Chip-Basis-Peripherieschnittstelle
Das C8051F410-System auf dem Chip ist der Steuerungskern dieses Temperaturmesssystems. Die grundlegende periphere Schnittstellenschaltung ist eine Hilfsschaltung, die den normalen Betrieb des Systems gewährleistet. Es enthält grundlegende Peripherieschaltungen wie das Zurücksetzen des Referenzfilters für die Entkopplung des Referenzfilters der JATG-Schnittstelle, das für den System-on-Chip-Betrieb des C8051F410 erforderlich ist. wie in Bild 2 gezeigt.
Abbildung 2 Grundlegende Peripherieschaltung C8051F410
Konstantstromquelle Schaltung
Die Konstantstromquellen-Treiberschaltung ist dafür verantwortlich, den Temperatursensor Pt100 anzusteuern und sein gemessenes temperaturvariables Widerstandssignal in ein messbares Spannungssignal umzuwandeln, um eine R-V-Umwandlung zu realisieren. Die Konstantstromquellenschaltung besteht aus dem Referenzspannungsquellenwiderstand des Operationsverstärkers OP07 und der Triode. Um den Einfluss der durch den Erregerstrom erzeugten Wärme zu vermeiden, ist die Konstantstromquelle auf 1 mA ausgelegt. Die spezifische Implementierung ist in Abbildung 3 dargestellt. VZ1 ist ein 2,5-V-Spannungsregler, dh U1-U3 = 2,5 V; Nach dem Prinzip des Kurzschlusses des Operationsverstärkers sind die Spannung des nichtinvertierenden Anschlusses und die Spannung des invertierenden Anschlusses des Operationsverstärkers OP07 gleich, dh U2 = U3; Daher ist die Spannung U1-U2 über dem Widerstand R31 = 2,5 V; Der durch R31 fließende Strom kann mit 2,5 V / 2 berechnet werden. 5 K = 1 mA. Nach dem Prinzip der virtuellen Trennung des Operationsverstärkers ist ersichtlich, dass der durch R31 fließende Strom fast vollständig in das Verbundrohr fließt, ohne in das gegenüberliegende Ende des Operationsverstärkers zu fließen. Der Ausgangsstrom des Kollektors der Verbundröhre beträgt 1 mA, wodurch das Design einer hochpräzisen Konstantstromquelle realisiert wird.
Abbildung 3 Konstantstromquelle Schaltung
Wichtige Punkte im Design:
Eine präzise 2,5-V-Spannungsreferenz wird vom LM336 bereitgestellt. R31 ist ein Präzisionsdrahtwiderstand mit guter Stabilität; Das Verbundrohr aus zwei Teilen 9012 erhöht den Wert des Stromverstärkungsfaktors, verringert den Temperaturdriftkoeffizienten und stabilisiert den konstanten Stromwert.
Kommentar bearbeiten:
In diesem Artikel wird kurz der Aufbau der RTD-Temperaturmessschaltung vorgestellt. Die Hardware des Temperaturmesssystems verwendet eine Dreileiter-Verbindungsmethode, um den Einfluss des Drahtwiderstands auf die Messergebnisse zu eliminieren. Das Systeminterferenzsignal wird durch die Hardwarefilterschaltung und das Software-Digitalfilter-Verarbeitungsverfahren unterdrückt, was die Genauigkeit und Stabilität des Messsystems erheblich verbessert.
Das Pt100-Temperaturmesssystem verwendet das C8051F410-System-on-Chip als Steuerkern. Das Prinzipblockdiagramm des Systems ist in Abbildung 1 dargestellt. Einschließlich C8051F410 On-Chip-System Konstantstromquelle Ansteuerschaltung Signalerfassungsschaltung Signalaufbereitungsschaltung Anzeigeschaltkreis Schaltkreisschaltung und Stromversorgungsschaltung 7 Komponenten.
System-Blockdiagramm
Die Konstantstromquelle treibt den Temperatursensor Pt100 an, um das Widerstandssignal (80,31 bis 280,98) in ein schwaches Spannungssignal (0,08 bis 0,28 V) umzuwandeln. In der Signalkonditionierungsschaltung wird auf 0 ~ 2 umgewandelt. Das Spannungssignal zwischen 2 V, das On-Chip-System A / D des C8051F410, tastet das Spannungssignal ab. Gemäß der Pt100-Indextabelle und der Beziehung zwischen der Abtastspannung und dem Widerstand wird der genaue gemessene Temperaturwert schließlich durch Softwareverarbeitung erhalten und die entsprechende digitale Größe zur Anzeige an die Anzeigeschaltung gesendet.
Hardware-Schaltungsdesign
C8051F410 System-on-Chip-Basis-Peripherieschnittstelle
Das C8051F410-System auf dem Chip ist der Steuerungskern dieses Temperaturmesssystems. Die grundlegende periphere Schnittstellenschaltung ist eine Hilfsschaltung, die den normalen Betrieb des Systems gewährleistet. Es enthält grundlegende Peripherieschaltungen wie das Zurücksetzen des Referenzfilters für die Entkopplung des Referenzfilters der JATG-Schnittstelle, das für den System-on-Chip-Betrieb des C8051F410 erforderlich ist. wie in Bild 2 gezeigt.
Abbildung 2 Grundlegende Peripherieschaltung C8051F410
Konstantstromquelle Schaltung
Die Konstantstromquellen-Treiberschaltung ist dafür verantwortlich, den Temperatursensor Pt100 anzusteuern und sein gemessenes temperaturvariables Widerstandssignal in ein messbares Spannungssignal umzuwandeln, um eine R-V-Umwandlung zu realisieren. Die Konstantstromquellenschaltung besteht aus dem Referenzspannungsquellenwiderstand des Operationsverstärkers OP07 und der Triode. Um den Einfluss der durch den Erregerstrom erzeugten Wärme zu vermeiden, ist die Konstantstromquelle auf 1 mA ausgelegt. Die spezifische Implementierung ist in Abbildung 3 dargestellt. VZ1 ist ein 2,5-V-Spannungsregler, dh U1-U3 = 2,5 V; Nach dem Prinzip des Kurzschlusses des Operationsverstärkers sind die Spannung des nichtinvertierenden Anschlusses und die Spannung des invertierenden Anschlusses des Operationsverstärkers OP07 gleich, dh U2 = U3; Daher ist die Spannung U1-U2 über dem Widerstand R31 = 2,5 V; Der durch R31 fließende Strom kann mit 2,5 V / 2 berechnet werden. 5 K = 1 mA. Nach dem Prinzip der virtuellen Trennung des Operationsverstärkers ist ersichtlich, dass der durch R31 fließende Strom fast vollständig in das Verbundrohr fließt, ohne in das gegenüberliegende Ende des Operationsverstärkers zu fließen. Der Ausgangsstrom des Kollektors der Verbundröhre beträgt 1 mA, wodurch das Design einer hochpräzisen Konstantstromquelle realisiert wird.
Abbildung 3 Konstantstromquelle Schaltung
Wichtige Punkte im Design:
Eine präzise 2,5-V-Spannungsreferenz wird vom LM336 bereitgestellt. R31 ist ein Präzisionsdrahtwiderstand mit guter Stabilität; Das Verbundrohr aus zwei Teilen 9012 erhöht den Wert des Stromverstärkungsfaktors, verringert den Temperaturdriftkoeffizienten und stabilisiert den konstanten Stromwert.
Kommentar bearbeiten:
In diesem Artikel wird kurz der Aufbau der RTD-Temperaturmessschaltung vorgestellt. Die Hardware des Temperaturmesssystems verwendet eine Dreileiter-Verbindungsmethode, um den Einfluss des Drahtwiderstands auf die Messergebnisse zu eliminieren. Das Systeminterferenzsignal wird durch die Hardwarefilterschaltung und das Software-Digitalfilter-Verarbeitungsverfahren unterdrückt, was die Genauigkeit und Stabilität des Messsystems erheblich verbessert.
