pt100温度测量与控制电路设计实例.ppt

温度测量与控制 主要内容 1 测温电桥 2 调理电路 3 A D与CPU电路 4 非线性校正 5 控制算法 6 控制电路 1 测温电桥 测温电桥电路 测温电桥电路设计注意事项 拓扑结构关键电阻选择Pt100的最大电流 1 测温电桥的改进 测温电桥电路改进 三线制 2 调理电路设计 1 确定A D转换器的位数 举例 要求 量程100度 最小分辨率0 1度 则A 100 0 1 1000 因此至少需要10位ADC 可选择MCU内部的ADC 2 确定调理电路的结构 3 确定调理电路参数R1 R7 C1 C2 设R1 R3 R4 R5 R6 R7 由PT100的T RT的关系 即温度与电阻的关系 可知 当温度变化0 1 时 RT的变化值 RT约为0 04 电桥测温电路输出电压变化值 V0 1为 VCC为3 3V 在0 100 范围内 当T 100 时 RT 138 5 V0 1最小 即 V0 1 0 23202mV AD转换器能够识别的最小输入电压Vinmin为 由以上分析可以看出 如果信号不放大 A D转换器将不能识别 V0 1 因此必须对测温电桥的输出电压放大 其最小放大倍数Aumin为A D满负载时 输出FFFFH Vinmax VREF 当温度为100 时 PT100的阻值RT 138 5 设RS3 RT0 100 RT0为0 时PT100的阻值 则有V100 0 08071V 调理电路的最大放大倍数Aumax为因此 调理电路总的电压放大倍数Au应满足14 Au 40 9 实际应用中 考虑到放大电路的稳定性 综合各方面的因素 取调理电路总的电压放大倍数Au 31 将Au代入放大倍数公式 考虑到电阻的标称值 令R2 1k R1 R3 则有R1 R3 15k 取标称值R1 R3 10k R4 R5 R6 R7 1K 4 低通滤波器参数的确定U1 R1 R2 R3 C1 C2等组成有源低通滤波器 它们用于滤除工频信号的干扰 同时必须满足ADC采样定理 即乃奎斯特采样定理 由于温度信号为直流信号 考虑到滤波效果 取低通滤波器的截止频率均为fc 10Hz 令C1 C2 则有 4 低通滤波器参数的确定U1 R1 R2 R3 C1 C2等组成有源低通滤波器 它们用于滤除工频信号的干扰 同时必须满足ADC采样定理 即乃奎斯特采样定理 由于称重信号为直流信号 AD7798的采样率可设置为33 3Hz 考虑到滤波效果 取低通滤波器的截止频率均为fc 10Hz 令C1 C2 则有取标称值C1 C2 2 F 为了减少外界温度测温结果的影响 各电阻 如R1 R2 R3 R4 R5 R6 的温度系数必须很小 工程应用中 一般采用温度系数为5ppm的塑封电阻 同时应选用温度系数小的运算放大器 3 ADC与CPU电路 注意事项 ADC的注意事项MCU的注意事项 4 测温电路的非线性校正 非线性校正的原因非线性校正的原理 4 测温电路的非线性校正 分段线性插值校正原理 步骤 1 获取样本 T1 U1 T2 U2 Ti Ui