基于CB3LP在溫度控制系統中的設計應用

由PT100鉑電阻轉變成得微弱的電壓信號，經(jīng)三運放集成電路INA118放大10倍左右。INA118內部原理框圖如圖4所示。放大倍數G=1+50kΩ/R12=1+50/5.1=10.8。經(jīng)過(guò)三運放放大后的電壓信號再經(jīng)兩個(gè)3140單運放放大加到CB3LP芯片的放大器同名輸入端1腳，同時(shí)也加到AD轉換芯片U11（AD574）的13腳，轉換成數字信號后送給單片機89C52,和設定溫度進(jìn)行比較，控制單片機P13、P14輸出加熱、制冷控制信號。

圖4 INA118內部原理框圖

傳感器使用PT100鉑電阻，由于鉑電阻通過(guò)微小電壓進(jìn)行溫度測量，容易受干擾，而且鉑電阻非常小，容易折斷順壞，因此安裝時(shí)要仔細，并盡量遠離干擾源。信號放大電路使用運放電路，要仔細調節運放的調零電阻，使運放調零。

2.單片機及其外圍電路
圖5是單片機及其外圍電路圖，由ATMEL 89C52組成了單片機系統，AD和DA部分都使用了12bit轉換芯片(AD芯片AD574A，DA芯片DA667)以提高控溫精度。AD574A是美國模擬數字公司推出的單片高速12位逐次比較型A/D轉換器，內置雙極性電路構成的混合集成轉換芯片，具有外接元件少、功耗低、精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉換功能，只需外接少量的阻容件即可構成一個(gè)完整的A/D轉換器。AD574A共有12根數據線(xiàn)，AT89C52的P0與AD574的高8位數據線(xiàn)直接相接，AD574A的低4位數據線(xiàn)與單片機的高半4位P0.4P0.7直接相接，數據的讀取是依靠單片機的控制線(xiàn)進(jìn)行分時(shí)選通進(jìn)行。AD574A的12和8腳是數據格式選擇端，高電平時(shí)，12位數據同時(shí)有效；低電平時(shí)第一次輸出高8位，第二次輸出低4位有效，高4位為零。本電路此腳接地，選擇用2次輸出16bit數據，其中的12bit數據是我們需要的。AD574A的4腳A0/SC是字節選擇線(xiàn)，在轉換期間，當A0為0，AD574A進(jìn)行12位數據轉換；當A0為1，AD574A進(jìn)行8位數據轉換，P2.3接A0。P2.2接讀轉換數據控制腳R/C，R/C是讀/啟動(dòng)信號，高電平讀數據，低轉換。STS是工作狀態(tài)輸出端，高電平表示正在轉換，低電平表示轉換完畢。AD574的13腳為被測電壓的輸入端，接收來(lái)自測溫電路的放大信號，因為還使用了一片AD667 D/A轉換芯片，所以CS端受單片機控制，轉換器使用±12V電源電壓供電。

圖5 單片機及其外圍電路圖

AD667也是美國模擬數字公司推出的單片高速12bit的D/A轉換器，控制信號端如下：CS：D/A鎖存器片選端(低電平有效)，只有CS端為有效信號時(shí)，才會(huì )啟動(dòng)鎖存器。REFout：參考輸出。REFin：參考輸入。SPAN(10)，SPAN(20)：10V、20V量程。SUM：求和端。

數字輸入信號：DB0～DB11為數字輸入端，和單片機P0口相連，和AD574A一樣，數據的讀取是依靠單片機的控制線(xiàn)進(jìn)行分時(shí)選通。A0～A3為地址譯碼輸入端，AD667的9腳Vout為模擬量輸出端，其輸出電壓范圍可通過(guò)硬件編程選擇，并可實(shí)現單極性和雙極性輸出。此腳輸出的模擬信號經(jīng)過(guò)雙運放LM358（U5）放大后加到CB3LP芯片的控制給定輸入端15腳。AD667的內部框圖如圖6所示。

圖6 AD667的內部框圖

圖7 CB3LP芯片控制電路

3.CB3LP芯片控制電路
圖7所示是CB3LP芯片控制電路圖。從上位機即PC給出的設定目標溫度值通過(guò)串口送到單片機89C52，由DA轉換芯片U12(DA667)轉換成模擬信號，經(jīng)過(guò)雙運放LM358（U5）放大后加到CB3LP芯片的控制給定輸入端15腳；CB3LP的PWM控制輸出端13腳輸出PWM信號，經(jīng)Q2射級跟隨加到光耦合器U6(TLP521-4)的1、3端，由U6的16、14端輸出；U6的16端輸出的控制信號加到三極管Q6的基級，經(jīng)集電極輸出回到U6的12端。P13輸出的加熱控制信號控制三極管Q3的導通，控制光耦U6的5腳，即控制光耦U6的12、11的導通與截至，在導通的情況下，由CB3LP芯片控制的信號經(jīng)過(guò)U6的12、11給出經(jīng)過(guò)PID調節的加熱信號。光耦U6的14端輸出的控制信號加到三極管Q5的基級，經(jīng)發(fā)射極輸出回到光耦U6的10端。P14輸出的制冷控制信號控制三極管Q4的導通，控制光耦U6的7腳，即控制光耦U6的10、9腳的導通與截至。在導通的情況下，由CB3LP芯片控制的信號經(jīng)過(guò)光耦U6的10、9腳給出經(jīng)過(guò)PID調節的制冷信號。