之前為了簡化設(shè)計,，直接從市場上購買4-20mA的溫度變送器進(jìn)行變壓器油溫檢測。

控制器通過A/D采樣送入DSP,，經(jīng)標(biāo)定得到油溫,。 如果檢測到的油溫超過85°C，則脫扣并報警,。 今年以前,，市場行情不好，工廠經(jīng)營難以為繼,。 既然無法開源,，就只能考慮節(jié)流。 于是對控制器的設(shè)計做了一些分析,，發(fā)現(xiàn)變壓器油溫檢測功能可以做一些成本優(yōu)化,。 于是找到了我,，我設(shè)計了以下處理電路：

PT100信號處理電路

我設(shè)計該電路時，我做了以下的考慮：

1) R5參數(shù)的選擇

測試溫度范圍定為：-40°C~200°C,，對應(yīng)PT100的阻值為：87Ω~165Ω,。 在該范圍內(nèi)，運放同相端的電壓都應(yīng)該大于反向端的電壓,，所以將R5選為82Ω 1%,。

2)基準(zhǔn)電壓的選擇

理想的做法是用精密穩(wěn)壓源如TL431提供基準(zhǔn)電壓，考慮到檢測油溫的主要目的是保護(hù)而非測量,。 只需要做到5%的測試精度即可,，由AMS1117穩(wěn)壓器提供的電源在全溫度范圍內(nèi)可以達(dá)到2%的精度，根據(jù)推算,，檢測的溫度精度與基準(zhǔn)電壓為1:1的關(guān)系,，滿足5%的精度要求。

3)電阻R2以及R7的選擇

由于選擇的運放為普通的運放,，其輸入失調(diào)電壓為mV級,，為了避免輸入失調(diào)電壓對檢測造成影響。運放同相端和反相端的輸入電壓至少達(dá)到幾十mV的數(shù)量級,。 所以R2,，R7選為1K 1%，在PT100的阻值為87Ω時,，同相端的電壓可以達(dá)到265mV,。

4)反饋電阻R1的選擇

為了保證測試精度，減少A/D采樣的分辨率對精度的影響,。 需要盡可能地放大輸入信號,，當(dāng)PT100的阻值為165Ω時，盡量將電壓放大至2-3V之間,，綜合考慮之后,，將R1選為100K 1%。 當(dāng)PT100的阻值為165Ω時,，運放的輸出電壓可以達(dá)到2.65V,。

5)一些保護(hù)措施

在PT100輸入端口并上TVS以及104的電容，TVS可以對輸入電壓進(jìn)行鉗位,，從而保護(hù)運放以及電源,。 104的電容可以過濾一些高頻干擾，也可以起到防靜電的作用,； 運放的輸出電壓高達(dá)其工作電壓-1.5V,，當(dāng)串入干擾或者接錯線時，這個電壓可以損壞DSP,。 因此,，在DSP的A/D輸入口通過二極管D3上拉到電源電壓過壓保護(hù),。

我順便問一個問題，可以采用穩(wěn)壓二極管進(jìn)行保護(hù)嗎歡迎網(wǎng)友在評論區(qū)參與討論,。 同時,，并上104電壓C2，與R3構(gòu)成低通濾波電路濾除高頻干擾,，也可以起到加快對A/D采樣的采樣電容的充電,，降低采樣時間，保證采樣速度的作用,。 測量數(shù)據(jù)的標(biāo)定也是一個技術(shù)活,；。 所謂標(biāo)定就是DSP將采樣到的A/D數(shù)值根據(jù)公式轉(zhuǎn)換為溫度值的過程,。 為此,，我用excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行了理論處理，如下：

標(biāo)定參數(shù)表

其思路如下：

溫度值->PT100電阻值->運放同相端電壓值->運放反相端電壓值->運放輸出端電壓值->A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值,。 溫度值每隔10度取一個點,，從而可以得到A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值和溫度值的對應(yīng)關(guān)系表。 采用excel的函數(shù)SLOPE以及INTERCEPT計算出A/D轉(zhuǎn)換與溫度值的線性關(guān)系的斜率k以及截距b,。 將斜率k以及截距b保存至DSP中,，DSP完成A/D采樣之后,，從其存儲空間中讀出斜率k及截距b,。 通過公式T=k*ad+b即可以算出溫度值。 補充一點,，由于R2,，R7的值比較小，并沒有遠(yuǎn)大于PT100的電阻,。 所以其線性度比較差,，可以采用分段線性化標(biāo)定的方法進(jìn)行修正。

編輯：黃飛