pt100温度测量与控制电路设计实例

.,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R1R7、C1、C2(设R1=R3，R4=R5，R6=R7)由PT100的TRT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0100范围内，当T=100时，RT138.5，V0.1最小，即V0.10.23202mV；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RT138.5，设RS3=RT0=100（RT0为0时PT100的阻值），则有V1000.08071V。,.,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14Au40.9。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=R310k。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=2F。,.,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);2)利用