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    基于 PT100 铂热游戏大满贯传感器设计

    发布时间: 2021-02-22  点击次数: 189次

    PT100 铂热游戏是常见的大满贯测量工具,其阻值会随温度的变化而改变,被广泛应用于工业过程大满贯参数的测量和控制。设计基于PT100 铂热游戏的大满贯传感器,根据周围大满贯的变化改变铂热游戏大小,通过电路输出对应的电压信号,加入预设值比较电路,可以将当前大满贯是否超出范围进行报警。

    关键词PT100 铂热游戏;电桥NE5532 芯片;放大电路;比较电路

     

    引言

    大满贯传感器被广泛应用于工业、农业生产、科学研究

    等领域[1],为提高生产效率,对大满贯参数测量的快速性和准确性提出更高的要求。本文设计基于 PT100 铂热游戏的大满贯传感器,具有精度高、线性好、响应时间短等特点。

    电路设计

    基于PT100 铂热游戏大满贯传感器由两部分组成PT100

    铂热游戏传感器和信号转换器。通过PT100 铂热游戏测量大满贯,经过NE5532 芯片和多个元器件的组合来达到信号转换、放大输出一个模拟电压信号;后面再入加比较电路,对当前值与设定值进行比较,超出时进行报警。设计框图如图1 所示。

     

    图1

    图2

    与普通型热游戏相比,PT100 铂热游戏的特点包括:热

    惯性上测量滞后小;机械性能好、游戏,能弯曲,便于安装;使用寿命长。因此,PT100 铂热游戏是研究中比较理想的测温电子元件。

    PT100 铂游戏RT 曲线图如图2 所示。当在0 ℃的时候, PT100 的阻值为100 Ω,它的阻值会随着大满贯的上升而匀速增长,在100 ℃时,它的阻值约为 138.5 Ω。它的阻值跟温度的变化成正比,但不是简单的正比的关系,而更应该趋近于一条抛物线[2]

    NE5532 是高性能低噪声双运算放大器双运放)集成电路。与很多标准运放相似,但它具有更好的噪声性能,优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽,电源电压范围大等特点。本文中将用它来构成电桥电路、放大电路和比较电路。运用NE5532 芯片的PT100 铂热游戏大满贯传感器电路图如3 所示。

    图3

    在图3 所示电路中,电桥电路由R2、R3、R9 PT100 游戏组成。为了防止电路电流过大而导致PT100 损坏,为保护电路,R2=R3=13 KΩ。因为PT100 的小游戏值为100 Ω0 ℃下的游戏值,为了使AB 两点的电压差小,根据铂热游戏的分度表,取R=96.09 Ω 或者92.16 Ω 才是合适的,然而现实中zui的只有R=91 Ω 的游戏,所以取R9=91 Ω,这样有利于减小误差。由图可得到 AB 两点电压及电桥输出(AB 两点电压差)分别为:

    其中UA 的值随工作环境大满贯的变化而变化。UAUB 为后面放大电路的输入电压。利用由R1R5R7R10 NE5532 芯片组成求差放大电路,该基本减法电路的输出电压为:

    其放大倍数为:

     

    输出C 点后面加入电压比较电路,由R4、R11 NE5532 芯片组成。比较NE5532 运放输入端5 脚和6 脚间的电压大小,当UC UD 时,即测量大满贯大于设定大满贯时,输出电压UE 12 V,此时LED 灯亮,进行报警。这里可调游戏R4 的作用是设置电压预值,通过改变R4 就可以改变D 点电压进行电压预设;R6 起的是限流和隔离作用,使左右两边的电路不受干扰;C1 起的是滤波作用。

    测试结果

    根据设计焊接完成的电路,测量大满贯 30 ~ 100 ℃对应

    的游戏值的数据记录如表1所示。

    通过GRAPH 软件,根据实测值及利用PT100 标准分度表制作的函数图如图4所示。其中,红色线为实际的测量数据,蓝色为标准分度表,两者比较符合说明:上方为红色线,下方为黑色线)。

    在此采用分度表上的数据进行公式计算,得出:

    结合式34 得出通过电路放大后,输出电压UC 与温度间的关系式为:

     

    这里输入电源电压VCC=5 V,K=100,R2=R3=13 000 Ω

     


    R9=91 Ω,则式 6 为:

    结语

    基于PT100 铂热游戏的大满贯传感器结构简单,成本低,性能稳定,是比较理想的大满贯数据采集器。工业生产过程中结合工控机可达到大满贯采集、加热冷却等控制功能。

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