PT100 प्लैटिनम थर्मल प्रतिरोध तापमान माप प्रणाली का डिजाइन

उद्योग, कृषि, वैज्ञानिक अनुसंधान, राष्ट्रीय रक्षा और लोगों के दैनिक जीवन के सभी पहलुओं में तापमान माप और नियंत्रण बेहद महत्वपूर्ण विषय हैं। तापमान माप प्रणाली का व्यापक रूप से एकल-चिप माइक्रो कंप्यूटर सिस्टम डिज़ाइन में उपयोग किया जाता है। एकल-चिप माइक्रो कंप्यूटर सिस्टम की विभिन्न डिजाइन आवश्यकताओं के अनुसार, तापमान माप प्रणाली का डिजाइन भी अलग है। कुछ एकीकृत चिप्स का उपयोग करते हैं, और कुछ निरंतर वर्तमान स्रोत उपकरणों और निरंतर वोल्टेज स्रोत उपकरणों का उपयोग करते हैं। यह प्रणाली एक तापमान माप प्रणाली को डिजाइन करने के लिए तापमान सिग्नल अधिग्रहण तत्व के रूप में PT100 प्लैटिनम थर्मल रेसिस्टर का उपयोग करती है।
1 मूल कार्य सिद्धांत
PT100 प्लैटिनम थर्मल रेसिस्टर का प्रतिरोध तापमान के परिवर्तन के साथ बदलता है। इस सुविधा का उपयोग तापमान संकेतों को इकट्ठा करने और एकत्र किए गए संकेतों को वोल्टेज संकेतों में बदलने के लिए किया जाता है; फिर उन्हें ए/डी के माध्यम से डिजिटल संकेतों में परिवर्तित किया जाता है और सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर सिस्टम द्वारा पढ़ा जाता है; सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर सिस्टम रीड डिजिटल सिग्नल की पहचान और प्रक्रिया करता है और उन्हें तापमान के अनुरूप डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करता है, और अंत में आउटपुट तापमान मूल्य एलसीडी डिस्प्ले द्वारा प्रदर्शित होता है।
2 हार्डवेयर डिजाइन
हार्डवेयर में मुख्य रूप से पांच घटक शामिल हैं: निरंतर वर्तमान स्रोत सर्किट, वोल्टेज एम्पलीफायर, ए/डी रूपांतरण इंटरफ़ेस सर्किट, ऑप्टोकॉपर आइसोलेशन सर्किट और एलसीडी डिस्प्ले सर्किट।
2.1 निरंतर वर्तमान स्रोत सर्किट
निरंतर वर्तमान स्रोत सर्किट को चित्र 1 में दिखाया गया है। चिप OP07 एक परिचालन एम्पलीफायर है, जो 5 प्रतिरोधों के साथ एक निरंतर वर्तमान स्रोत सर्किट बनाता है, जो VIN+पर 1 MA के कार्यशील वर्तमान को आउटपुट करता है। आकृति में, DGND =5 v, vmc =0 v, और 4 नोड्स हैं, अर्थात् Net1, Net2, Net3 और Net4। R110 के माध्यम से बहने वाले वर्तमान को IA, और R114 के माध्यम से प्रवाहित होने वाला वर्तमान IB, MA में, और दोनों दिशा -निर्देश दाईं ओर हैं।
ओपी amp के वर्चुअल ओपन और वर्चुअल शॉर्ट के अनुसार, हमारे पास समीकरण है:
DGND- (r 111+ r110) × ia+R114 × IB-R113 × ((DGND-R111 × IA) ／ R112)-(vdgnd-R111 × ia) =0} =0
डेटा को प्रतिस्थापित करना, हमारे पास है:
5- (10+1) × ia +1 × ib -2 × ((5-10 × ia) ／ 10)
यह गणना की जा सकती है कि ia+ib =1, और ia+ib आवश्यक वर्तमान I है, जो 1 Ma है।
समीकरण के अनुसार, एक स्थिर के रूप में IA+IB प्राप्त करने के लिए, इसे संतुष्ट करना होगा:
R113×R111／R112-R110=R114
इसलिए, इस सर्किट के लिए एक निरंतर वर्तमान स्रोत बनने की स्थिति है:
R111／R112=(R110+R114)／R113
यदि r 111= r112, तो r 110+ r 114= r113 होना चाहिए। इस समय, निरंतर वर्तमान मान I=DGND × R113 ／ R112 ／ R114 है।
उनमें से, J110 का उपयोग PT100 प्लैटिनम थर्मल रेसिस्टर को जोड़ने के लिए किया जाता है।

2.2 वोल्टेज प्रवर्धन और ए/डी रूपांतरण इंटरफ़ेस सर्किट
PT100 प्लैटिनम थर्मल रेसिस्टर के एक छोर से वोल्टेज आउटपुट बहुत छोटा है। यदि यह सीधे ए/डी कनवर्टर से जुड़ा हुआ है, तो रूपांतरण डेटा विचलन बड़ा है; तो इस डिज़ाइन में, PT100 प्लैटिनम थर्मल रेसिस्टर के एक छोर से वोल्टेज आउटपुट 10 बार प्रवर्धित होता है और वोल्टेज फॉलोअर से जुड़ा होता है, और फिर ए/डी रूपांतरण किया जाता है, ताकि एक बेहतर रूपांतरण प्रभाव प्राप्त किया जा सके, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। PT100 प्लैटिनम थर्मल रेसिस्टर; विन- संदर्भ वोल्टेज स्रोत MC1403 द्वारा वोल्टेज मूल्य आउटपुट है; VOUT प्रवर्धन के बाद आउटपुट वोल्टेज मान है। गणना सूत्र है: vout=g × ((vin+)-(vin-)), जहां g का आकार रोकनेवाला R120, g =1+50 kω ／ ／ r120 द्वारा निर्धारित किया जाता है। चिप OPA277 और परिधीय रोकनेवाला एक वोल्टेज अनुयायी बनाता है।