打印
[技术讨论]

分享一个运放测温电路,求大神帮助分析

[复制链接]
983|15
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
跳转到指定楼层
楼主


大家好!

前段时间买了个温控器,拆开研究了一番,主要是想学习他的热电偶测温部分的电路,我根据它的PCB反推出了电路图,如下图。

我自己用mutisim仿真了一下,能得到放大后的电压,但是和板子上用万用表实际测试的电压值差距较大。
对照电路图,B端实际上应该接热电偶,但是mutisim里没有,我就用了一个直流电源代替,仿真时,直流电源是0.838mv(根据热电偶分度表查得,此时应该是21℃),仿真后C端得到的电压是397.008mV, 我用万用表在板子上测了一下,得到的是230mV,明显与仿真结果不符。

本人模拟电路能力较差,没有能力分析此电路,有如下疑问希望有大神可以帮助分析,

1,此电路是如何进行放大的?放大倍数如何计算?
2,为什么仿真结果与实测结果差距很大?
3,电路中一个比较奇怪的地方,就是图中的R8电阻,电阻的A端(此处的MCU:PIC16F84并非板子上实际MCU,板子上实际MCU已被涂掉看不到,随便放了一个MCU主要是为了说明问题)连接到了MCU的一个引脚第2脚,图中引脚是随便画的,因为不知道他连接到了哪个引脚。我在板子上测量了一下,当21℃时,R8一端(连接到MCU17脚的那端,也就是万用表连接的那端)电压是230mV, 但是仿真结果是397.008mv,差距很大,R8的另一端,也就是A端(连接到MCU的第2脚),电压为2.5V,不知道这个2.5V是干什么用的?

我在板子上把R8电阻的A端断开(就是连接到MCU的第2脚的那端),然后直接测量MCU的第2脚电压还是2.5V(貌似是单片机的IO直接输出了2.5V,和R8电阻没什么关系。但我很奇怪,5V单片机的GPIO口可以输出2.5V电压?),但此时板子上温度读数已变为17℃,降低了4℃。这是为什么呢?这个R8电阻在这里到底是干什么用的呢?

希望得到各位的帮助,谢谢!


使用特权

评论回复
沙发
xmar| | 2023-4-24 10:57 | 只看该作者


注意OP07运放失调电压、失调电流的影响。OP07加个VR调0. 试一试。

使用特权

评论回复
板凳
showmyself|  楼主 | 2023-4-24 11:07 | 只看该作者
xmar 发表于 2023-4-24 10:57
注意OP07运放失调电压、失调电流的影响。OP07加个VR调0. 试一试。

感谢回复,但是我在板子上看到他们的1脚和8脚是悬空的,并没有连接任何外部器件去调节失调电压。不知道他们是怎么做的。

使用特权

评论回复
地板
showmyself|  楼主 | 2023-4-24 11:25 | 只看该作者
xmar 发表于 2023-4-24 10:57
注意OP07运放失调电压、失调电流的影响。OP07加个VR调0. 试一试。

能帮助分析下R8电阻A端接入到单片机是干嘛用的吗?为什么有两个输入到单片机?

使用特权

评论回复
5
玄德| | 2023-4-24 12:01 | 只看该作者
showmyself 发表于 2023-4-24 11:25
能帮助分析下R8电阻A端接入到单片机是干嘛用的吗?为什么有两个输入到单片机? ...


后面芯片2.5v,可能是芯片输出的参考电平,目的是对信号进行二次调理。

使用特权

评论回复
6
玄德| | 2023-4-24 12:09 | 只看该作者
本帖最后由 玄德 于 2023-4-24 12:11 编辑

你这里有两个问题,一是运放结果不准,另一个是后面芯片的问题。要分开来,一个个解决。

1、关于这个运放电路,像沙发位那样把电路进一步简化,排除无关电路的干扰,R7、R4、R8 那些都删除,测试点移到运放输出端,再仿真。
输入信号变大、变小,对比一下。

2、2.5v应当是后面芯片输出的参考电压,对信号做二次调理。

3、如果你确定传感器是热电偶而不是热敏电阻,那么分度表就是已知的,就没必要去搞这个电路了。要学习的话另说。

使用特权

评论回复
7
gx_huang| | 2023-4-24 13:04 | 只看该作者
这个我最清楚了,因为我就这么设计的温控仪表的,过采样,R8和C5是方波变三角波,给过采样提供噪声源,给10-12bit的ADC提高分辨率

使用特权

评论回复
8
showmyself|  楼主 | 2023-4-24 13:14 | 只看该作者
gx_huang 发表于 2023-4-24 13:04
这个我最清楚了,因为我就这么设计的温控仪表的,过采样,R8和C5是方波变三角波,给过采样提供噪声源,给10 ...

感谢回复,那为什么我这个仿真结果会不准呢?和实际测量的电压相差较大,希望大神赐教

使用特权

评论回复
评论
tyw 2023-4-24 13:21 回复TA
热电偶有內阻,不能用电源替代. 
9
showmyself|  楼主 | 2023-4-24 13:16 | 只看该作者
玄德 发表于 2023-4-24 12:09
你这里有两个问题,一是运放结果不准,另一个是后面芯片的问题。要分开来,一个个解决。

1、关于这个运放 ...

确定是热电偶,不是热电阻,因为我自己用热电偶测试过,我现在是需要做产品的,目前用的是美信的专用热电偶芯片,好用但是太贵了,成本承受不起,现在想直接用这种运放来搭电路,成本可以降低很多。

使用特权

评论回复
10
gx_huang| | 2023-4-24 16:16 | 只看该作者
showmyself 发表于 2023-4-24 13:14
感谢回复,那为什么我这个仿真结果会不准呢?和实际测量的电压相差较大,希望大神赐教 ...

这个需要校准的,需要冷端温度补偿的,没这么简单的

使用特权

评论回复
11
csdnpurple| | 2023-4-24 19:49 | 只看该作者
showmyself 发表于 2023-4-24 13:14
感谢回复,那为什么我这个仿真结果会不准呢?和实际测量的电压相差较大,希望大神赐教 ...

写段初始化IO状态的程序到pic单片机中试一下

使用特权

评论回复
12
sym111| | 2023-4-24 20:45 | 只看该作者
学生毕业设计

使用特权

评论回复
13
xch| | 2023-4-24 23:00 | 只看该作者
怎么知道V1 = 0.838mV?

使用特权

评论回复
14
showmyself|  楼主 | 2023-4-25 22:25 | 只看该作者
本帖最后由 showmyself 于 2023-4-25 22:43 编辑
gx_huang 发表于 2023-4-24 16:16
这个需要校准的,需要冷端温度补偿的,没这么简单的

大概明白了,冷端补偿肯定要加的,只是这个图里我没有画出来,冷端补偿我用热敏电阻来做,独立于这个运放电路,直接单片机采集。

我后来思考了下,应该是冷端计算出来的电压值,加上这个运放电路计算出的电压值得出两个电压之和,然后根据分度表计算出温度值(用线性拟合或二分法之类的)。
这个运放电路应该是同相比例放大电路,用的是普通电阻,如果电阻分压有一点误差,比如1mv误差带来的温度误差都将是巨大的,你说的校准具体是指哪方面校准呢?因为也不能全部用精密电阻,所以还望指点一二,不胜感激!

使用特权

评论回复
15
gx_huang| | 2023-4-26 11:54 | 只看该作者
showmyself 发表于 2023-4-25 22:25
大概明白了,冷端补偿肯定要加的,只是这个图里我没有画出来,冷端补偿我用热敏电阻来做,独立于这个运放 ...

任何温度仪表都需要校准的,输入已知的信号,保存对应的ADC结果,后续根据这些结果计算其它温度值。那些你不需要校准的芯片,其实芯片出厂前校准过了。

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

52

主题

123

帖子

1

粉丝