??? 1?.實驗條件

??? 本實驗將線性光耦hcnr201隔離電路應用于pt100測溫電路中。pt100鉑電阻是一種常用的溫度傳感器，其電阻值與環境溫度呈現接近線性的關系，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化為電壓信號，經過a/d轉換后傳輸給單片機系統處理結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.?電路參數值的選取

??? (1) 運算放大器的選取

??? 線性光耦hcnr201為電流驅動型器件，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動能力驅動led二極管。電路采用運放lmv321,其輸出電流可達40ma。

??? (2) 電阻參數的選取

??? 為了保證傳輸精度，外圍元件應選擇穩定性較好的器件。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。下面給出參數確定的過程。

??? ●確定if：hcnr201是電流驅動型，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：根據芯片手冊說明當5na

??? ●確定r2：取r2=r1=100kω，且精度為千分之一。

??? ●電容的選取：根據芯片手冊推薦，取c1=c2=0.001uf 為經驗取值。

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

??? 3?.實驗數據測量及分析

??? 隔離電路應用于pt100測試電路中，隔離前端輸入經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。部分測量數據見附表，matlab繪制圖形如圖4所示。

附表? 實驗數據

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圖4 matlab繪制曲線圖

??? 圖4中直線為理想結果，虛線為實際結果。

??? 通過實驗測量數據可以發現：線性光耦隔離電路有很好的穩定性和線性，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致模擬電壓的傳輸產生一定的誤差，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據進行誤差修正。
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