??? 1?.實驗條件

??? 本實驗將線性光耦hcnr201隔離電路應(yīng)用于pt100測溫電路中。pt100鉑電阻是一種常用的溫度傳感器，其電阻值與環(huán)境溫度呈現(xiàn)接近線性的關(guān)系，只要測出pt100的阻值即可換算出被測溫度值。pt100測溫電路將pt100鉑電阻阻值的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換后傳輸給單片機系統(tǒng)處理結(jié)果來獲得測量溫度值。采用線性光耦隔離電路對pt100測溫電路進行隔離，防止外界干擾的同時，為保證溫度測量結(jié)果的準確性，還必須達到高精度的傳輸測量信號，即隔離電路前后電壓一致，才滿足實際應(yīng)用的要求。實驗電路原理圖如圖3所示。

圖3 pt100測溫電路隔離原理圖

????2.?電路參數(shù)值的選取

??? (1) 運算放大器的選取

??? 線性光耦hcnr201為電流驅(qū)動型器件，其led的工作電流為1ma～40ma，運放器的選取必須保證其輸出電流有足夠的驅(qū)動能力驅(qū)動led二極管。電路采用運放lmv321,其輸出電流可達40ma。

??? (2) 電阻參數(shù)的選取

??? 為了保證傳輸精度，外圍元件應(yīng)選擇穩(wěn)定性較好的器件。電阻選用精度為1‰的金屬膜電阻。電阻的選型需要考慮運放的線性范圍和線性光耦的最大工作電流ifmax。假設(shè)確定vcc1=5v，pt100測溫電路的輸入電壓在0~5v之間，隔離電路輸出電壓等于輸入電壓。下面給出參數(shù)確定的過程。

??? ●確定if：hcnr201是電流驅(qū)動型，其led的工作電流if要求為1~40ma，芯片手冊推薦工作電流為25ma，因此，此處取if=25ma。

??? ●確定r3/r3=vcc1/if=5/0.025=200ω，且精度為千分之一。

??? ●確定r1：根據(jù)芯片手冊說明當(dāng)5na

??? ●確定r2：取r2=r1=100kω，且精度為千分之一。

??? ●電容的選?。焊鶕?jù)芯片手冊推薦，取c1=c2=0.001uf 為經(jīng)驗取值。

??? 綜上所述，運放a1、a2為lmv321m5；r1=r2=100kω；r3=200ω；c1= c2=0.001μf。

??? 3?.實驗數(shù)據(jù)測量及分析

??? 隔離電路應(yīng)用于pt100測試電路中，隔離前端輸入經(jīng)pt100電路測量后輸入的電壓值。隔離前、后電壓值由校驗儀ca71測得，并通過matlab繪出對比圖形。部分測量數(shù)據(jù)見附表，matlab繪制圖形如圖4所示。

附表? 實驗數(shù)據(jù)

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圖4 matlab繪制曲線圖

??? 圖4中直線為理想結(jié)果，虛線為實際結(jié)果。

??? 通過實驗測量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：線性光耦隔離電路有很好的穩(wěn)定性和線性，且輸入電壓為1.5v到2v之間時傳輸精度效果最佳。需要明確，采用線性光耦隔離電路進行隔離必定會導(dǎo)致模擬電壓的傳輸產(chǎn)生一定的誤差，若測量電路對電壓精度要求不高，使用線性光耦進行隔離可以達到非常好的效果，然而，對于pt100測溫電路而言，在200℃時，電壓誤差在0.1~0.2v，這樣會使得溫度測量誤差最大達到10℃左右。這樣的誤差對于pt100測溫是不允許的，在這種對傳輸精度要求很高的電路里，提高精度的行之有效的解決辦法就是通過單片機軟件處理對數(shù)據(jù)進行誤差修正。
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