本文分析了測溫系統(tǒng)中恒流源信號調(diào)理模數(shù)轉換等功能電路的工作原理和設計依據(jù)，并給出電路參數(shù)。溫度是化工生產(chǎn)過程的四大參數(shù)之一，溫度傳感器Pt100具有體積小準確度高穩(wěn)定性好等特點而被廣泛應用于650℃以下的溫度測量。

Pt100測溫系統(tǒng)以C8051F410片上系統(tǒng)為控制核心，系統(tǒng)的原理框圖，如圖1 所示．包括C8051F410片上系統(tǒng)恒流源驅(qū)動電路信號采集電路信號調(diào)理電路顯示電路按鍵電路以及電源電路7個組成部分。

恒流源驅(qū)動溫度傳感器Pt100，將電阻信號（80．31～280．98 ） 轉換成微弱的電壓信號（ 0．08～0．28V） ， 在經(jīng)信號調(diào)理電路轉換成0～2． 2V之間的電壓信號，C8051F410片上系統(tǒng)內(nèi)部A/D對該電壓信號進行采樣，根據(jù)Pt100分度表及采樣電壓與電阻的關系，通過軟件處理最終獲得精確的被測溫度值，在將其對應的數(shù)字量送入顯示電路進行顯示。

硬件電路設計

C8051F410片上系統(tǒng)基本外圍接口

C8051F410片上系統(tǒng)是本測溫系統(tǒng)的控制核心． 其基本外圍接口電路是保證系統(tǒng)正常工作的輔助電路，包括C8051F410片上系統(tǒng)工作所需要的JATG接口電源退耦基準濾波上電復位等基本外圍電路，如圖2所示。

圖2 C8051F410基本外圍電路

恒流源電路

恒流源驅(qū)動電路負責驅(qū)動溫度傳感器Pt100，將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉換成可測量的電壓信號，實現(xiàn)R-V轉換． 恒流源電路由運算放大器OP07 基準電壓源電阻和三極管組成，為避免激勵電流產(chǎn)生的熱量影響測量精度，設計恒流源的大小為1mA． 具體實現(xiàn)如圖3所示． VZ1是一個2．5V的穩(wěn)壓管，即U1－U3=2．5V; 根據(jù)運放的虛短原則，運算放大器OP07的同相端電壓和反相端電壓值相等，即U2=U3; 因此，電阻R31兩端的電壓U1－U2=2．5V; 可以計算出流經(jīng)R31的電流為2． 5V/2． 5K =1mA． 根據(jù)運放虛斷原理，可知，流過R31的電流將幾乎全部流入復合管而不流入運放的反向端，則由復合管集電極輸出電流為1mA，實現(xiàn)了高精度恒流源的設計。

圖3 恒流源電路

設計中的關鍵點： 由LM336提供一個精密2．5V電壓基準; R31是穩(wěn)定性好的精密線繞電阻; 由兩片9012組成復合管使電流放大系數(shù) 值增大，溫漂系數(shù)減小，恒流值穩(wěn)定。

編輯點評：本文簡單介紹了熱電阻測溫電路的設計，本測溫系統(tǒng)硬件采用三線制連接方式消除導線電阻對測量結果的影響，通過硬件濾波電路及軟件數(shù)字濾波處理方法對系統(tǒng)干擾信號加以抑制，大大地提高了測量系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。

電子發(fā)燒友《智能醫(yī)療特刊》，更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，馬上下載閱覽