差分運(yùn)放，PT100采集處理電路設(shè)計(jì)

時(shí)間：2021-01-21 15:31:09

關(guān)鍵字： PT100 采集處理電路

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[導(dǎo)讀]PT100是正溫度系數(shù)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(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。

PT100是正溫度系數(shù)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(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。之所以叫做PT100，是因?yàn)樵?度時(shí)其阻值為100歐姆。
PT100之所以應(yīng)用很廣泛，不僅僅是因?yàn)闇y溫范圍比較寬寬更因?yàn)樗木€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(yīng)1度，通過惠斯通電橋可以測量某個(gè)橋臂電阻的變化情況，那么本方案就利用電橋來設(shè)計(jì)PT100的溫度采集方案。由于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(yùn)放將其放大后再送入單片機(jī)進(jìn)行AD采集，本方案選用AD623作為差分運(yùn)放芯片，這是一顆軌到軌的運(yùn)放，即能輸出的最大電壓為供電電壓。
做方案時(shí)要考慮如下幾個(gè)問題： A. 測溫范圍是多少，這決定了其他三個(gè)電阻的阻值該如何選取； B. 運(yùn)放、單片機(jī)的供電電壓是多少，這決定了運(yùn)放的放大倍數(shù)如何設(shè)計(jì)，即最大輸出不能超過單片機(jī)的AD參考電壓；本方案的測溫范圍為0-200℃，單片機(jī)供電電壓為3.3V，設(shè)計(jì)電路圖如下：
通過電路圖可以看出如下幾個(gè)問題： A. 運(yùn)放的增益電阻R51為3.3K，即放大倍數(shù)為 G= （ 1+100/3.3 ） =31.3 ，具體詳情可參考 AD623 的數(shù)據(jù)手冊； B. 電阻R2=82Ω，即當(dāng)PT100也為82Ω時(shí)，電橋平衡，差分電壓為0； C. 運(yùn)放能輸出的最大電壓為3.3V，放大倍數(shù)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，那么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(jì)算即可得出，R1的變化范圍為(82-177.7)Ω，即測溫范圍為(-43~205)攝氏度，滿足測溫范圍為(0-200)℃的要求。
電路設(shè)計(jì)完成后，就可以變成寫程序?qū)崿F(xiàn)溫度的采集了。附溫度-電阻對應(yīng)表：