在工業現場,傳感器距離控制器往往很長,所以導線電阻就不能忽略了,于是延伸出熱敏電阻或遠傳壓力表的二線、三線、四線制接法。
自從想要做一個PT100的測溫電路,實驗了很多方法,包括恒流源,電橋。最后決定使用恒流源,而恒流源采用壓控恒流源,電壓基準采用LM285,輸出電壓1.235V。
此恒流源的輸出電流取決于LM285的輸出電壓,和R1的阻值,為了得到精確的輸出電流,R1最好采用高精度,低溫漂的電阻。
如果需要更高的精度,則需要使用更高的電壓基準芯片,比如REF5025,LM399等。
PT100采用四線制接法,通過J2輸入,放大器采用AD623儀表放大器,當然使用普通運放構成差分放大器也是可以的,只是使用現成的儀表放大器比較方便,只需要一個外部電阻R15即可設置放大增益,公式為G=100KΩ/R15+1,這個電路設置的放大增益G=11。另外U8、C7、C8、R17、R18構成二階有源低通濾波器,這里設置的截止頻率f≈5Hz。濾波后的信號接ADC到單片機的模數轉換引腳,當然也可以通過跳線JP1接到專用16位AD轉換芯片ADS1110,將電壓轉換為數字信號然后交由單片機處理。
本電路因為采用單電源供電,而AD623需要使用一個負電壓,所以使用了一個電壓反轉芯片MAX660,但也可以使用LM2662替代,而事實上在實際的電路中,我使用的就是LM2662
這是單片機電路的原理圖,使用的是 STC的STC12C5A16S2,LQFP44封裝。
其中KEY,DATA,CLK,CS是用來控制數碼管,用于顯示測量溫度,在這個環節中,使用了一片HD7279芯片,用于動態顯示數碼管,為什么使用這個芯片而不是使用單片機直接驅動數碼管呢。
這個是出于節省CPU資源的考慮,因為程序中使用了一些濾波算法比較耗費CPU,而且考慮到可能需要使用485通信,萬一等待時間過長,擔心因此造成數碼管閃爍,所以使用了一片HD7279。
這個是核心板輸出接口電路
關于這個芯片的使用方法就不多說了,datasheet上寫的非常清楚了。
當然,顯示部分的電路是和核心電路分開的,在另外一塊PCB上。
下面是核心板的PCB
以下是標定數據,“溫度計”項代表使用標準水銀溫度計的測量值;“PT100“代表以上裝置測量得出的值;”誤差“為”PT100“-”溫度計“的值;”多項式“是采用多項式擬合后的到的值;”擬合后誤差”為”多項式“-”溫度計“的值;
上圖中X軸為PT100的值,Y軸為溫度計的值,可以看出多項式擬合的效果更好一些
原文標題:PT100恒流源測溫電路
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