Sistem de achiziție de date pentru măsurarea temperaturii

Tema de proiectare

Se va proiecta un sistem de achizitie de date pentru masurarea temperaturii in domeniul -55 ¸ 125 °C avand urmatoarele caracteristici:

- sistemul va avea ca parte centrala microcontrolerul COP8ACC7;

- traductorul de temperatura este constituit de rezistenta de tip PT-100 care are o variatie cu temperatura data in tabelul de mai jos;

- masurarea rezistentei se va face folosind metoda de masura in trei puncte pentru minimizarea erorilor ;

- rezolutia conversiei analog – digitala a sistemului va fi pe 8 biti.

Proiectarea partii analogice

Sursa de curent utilizata pentru alimentarea rezistentei traductoare de temperatura pentru care am optat are urmatoarea schema electronica:

Curentul ce trece prin rezistenta traductoare de temperatura a fost ales de 200mA astfel incat sa se reduca erorile datorate autoincalzirii traductorului, curent care se determina cu relatia:

si se obtine pentru o valoare a P1+R3=49.5K; am ales o rezistenta fixa de 30K ±1% si un potentiometru de 25K pentru a putea regla curentul prin traductor intre limite care sa nu distruga dioda zener si totodata sa corecteze variatiile in timp a valorilor componentelor. Curentul prin dioda, pentru a fi mentinuta in zona de stabilizare, a fost ales mai mare de 5 mA si are valoarea determinata de rezistenta R1=1K:

Potentiometrul P1 s-a ales unul constituit din doua identice la care reglajul sa se faca pentru ambele in acelasi timp pentru a se obtine aceeasi valoare a curentului prin cele doua tranzistoare de tip BC177C si deci si prin cele doua rezistente P2 si RDT. Rezistenta variabila P2 este folosita pentru obtinerea tensiunii care va compensa ofsetul amplificatorului diferential format de A1 si A2 si obtinerea unei tensiuni de iesire de 0V cand q=-60°C. P2 va avea o valoarea intre:

obtinandu-se in acelasi timp compensarea ofsetului cat si valoarea de zero la temperatura cea mai mica din domeniul de masura.

Tranzistoarele folosite in sursa de curent vor lucra in RAN, deci va trebui ca la q=130°C sa avem o tensiune VEC³0.7V.

Se verifica conditia de lucru in RAN:

VEC1=Vcc-(R3+P1+RDT)I=15-9.9-0.03=5.07V>0.7V

VEC2=Vcc-(R2+P1+P2)I=15-9.9-0.015=5.085V>0.7V

Puterea disipata de tranzistoare este de maxim Pmax=5.1*200*10-6=1mW in regim normal de functionare, deci se justifica alegerea unor tranzistoare de mica putere.

Deoarece tensiunea de pe RDT variaza intre valorile 15.276 ¸29.982 mV am ales ca in continuare sa fie amplificata doar diferenta intre valoarea de pe traductor la o anumita temperatura si valoarea minima a tensiunii pe RDT (in cazul ideal cand amplificatoarele nu au ofset; in realitate tensiunea care se scade va contine si ofsetul AO) pentru a utiliza mai bine domeniul de tensiune limitat de tensiunea maxima la care se poate incarca condensatorul extern care va produce rampa de tensiune necesara comparatorului intern al microcontrolerului.