常用电路图
R2、R3、R4和Pt100组成传感器测量电桥,为了保证电桥输出电压信号的稳定性,电桥的输入电压通过TL431稳至25V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3,通过调节R3可以调整输入到运放的差分电压信号大小,通常用于调整零点。
放大电路采用LM358集成运算放大器,为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差,放大电路采用两级放大,如图51所示,前一级约为10倍,后一级约为3倍。温度在0100度变化,当温度上升时,Pt100阻值变大,输入放大电路的差分信号变大,放大电路的输出电压Av对应升高。
注意:虽然电桥部分已经经过TL431稳压,但是整个模块的电压VCC一定要稳定,否则随着VCC的波动,运放LM358的工作电压波动,输出电压Av随之波动,最后导致AD转换的结果波动,测量结果上下跳变。铂热电阻阻值与温度关系为:
式中,A000390802;B0000000580;C00000000000042735。可见Pt100在常温0100摄氏度之间变化时线性度非常好,其阻值表达式可近似简化为:RPt100(1At),当温度变化1摄氏度,Pt100阻值近似变化039欧。Pt100的分度表(0℃100℃)
f程序处理一般在使用PT100的温度采集方案中,都会对放大器LM358采集来的模拟信号AV进
行温度采样,即进行AD转换。AD处理包括两方面内容,一是AD值的滤波处理,二是AD值向实际温度转换。
由于干扰或者电路噪声的存在,在采样过程当中会出现采样信号与实际信号存在偏差的现象,甚至会出现信号的高低波动,为了减小这方面原因造成的测量误差,在实际采样时采样18个点,然后再除去其中偏差较大的两个点,即一个最大值和一个最小值,再对剩余的16个点取均值,这样得到的AD转换结果比较接近实际值。
在对数值进行滤波操作之后,还要将AD值转换为温度,常用的两种方法为查表法和公式法:查表法比较麻烦,而且精度也不高,适合于线性化较差的NTC温度传感器;公式法比较简单,只需要确定比例系数K和基准偏差B即可,适合于线性化较好的传感器
温度转换的C语言实现过程为:fTADC_dataKB换算成温度值。
得到温度后,一般还会对被控对象根据实际温度和目标温度进行实时的控制,要又要设计到控制算法,如:模糊控制、PID调节等。这里简单介绍一下PID控制原理,更多内容请察看相关书籍。
PID工作原理PID(Proportio
alI
tegralDerivative)控制是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控
制策略,经过长期的工程实践,已形成了一套完整的控制方法和典型的结构。它不r