教你漲姿勢!PT100溫度採集電路設計及分析

2020-11-23 電子產品世界

　　1.PT100解釋

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201711/371738.htm

　　PT100是正溫度係數的熱敏電阻，顧名思義，隨著溫度的升高，電阻的阻值變大;相反，如果隨著溫度的升高，電阻的阻值變小，就是負溫度係數的熱敏電阻。之所以叫做PT100，是因為在0度時其阻值為100歐姆。

　　PT100之所以應用很廣泛，不僅僅是因為測溫範圍比較寬寬更因為它的線性度非常好，也就是溫度每升高一度，其電阻升高的值基本一致，約0.38-0.39歐姆對應1度。

　　  

 

　　2.電橋的應用

　　通過惠斯通電橋可以測量某個橋臂電阻的變化情況，那麼本方案就利用電橋來設計PT100的溫度採集方案。由於電橋出來的信號是查分信號且信號較小，所以要通過差分運放將其放大後再送入單片機進行AD採集，本方案選用AD623作為差分運放晶片，這是一顆軌到軌的運放，即能輸出的最大電壓為供電電壓。

　　做方案時要考慮如下幾個問題：

　　測溫範圍是多少，這決定了其他三個電阻的阻值該如何選取;

　　運放、單片機的供電電壓是多少，這決定了運放的放大倍數如何設計，即最大輸出不能超過單片機的AD參考電壓;

　　3.原理圖

　　本方案的測溫範圍為0-200℃，單片機供電電壓為3.3V，設計電路圖如下：

　　  

 

　　通過電路圖可以看出如下幾個問題：

　　運放的增益電阻R51為3.3K，即放大倍數為G=(1+100/3.3)=31.3，具體詳情可參考AD623的數據手冊;

　　電阻R2=82Ω，即當PT100也為82Ω時，電橋平衡，差分電壓為0;

　　運放能輸出的最大電壓為3.3V，放大倍數為31.3倍，所以最大的輸入電壓為3300/31.3=105.4mV，R5兩端的電壓為固定值V2=2.5×2000/2082=2401.5mV，那麼R4兩端能輸出電壓為(2401.5-105.4)mV=2296.1mV，即R1最大為(5000/2.296)-2000=177.7Ω;

　　通過以上計算即可得出，R1的變化範圍為(82-177.7)Ω，即測溫範圍為(-43~205)攝氏度，滿足測溫範圍為(0-200)℃的要求。

　　電路設計完成後，就可以編程實現溫度的採集了。

　　附溫度-電阻對應表：

　　  

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